CN1430740A - 用于流体控制阀的电致动器 - Google Patents

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Abstract

一种用来操纵一流体控制阀和控制一个或多个外业仪器(包括其它致动器)的操作的机电致动器。一个机电致动器包括一个驱动单元和一个电动机，该电动机驱使驱动单元打开和关闭一流体控制阀，以在监控极限打开和极限关闭传感器的控制下达到完全打开和完全关闭的状态。从机电致动器连接到其它外业仪器的辅助控制输出线驱动相连的流体控制阀到达完全打开和完全关闭的状态。极限打开传感器和极限关闭传感器对其它相应的外业仪器的阀的打开和关闭状态进行监控，并通过一对相应的辅助移动输入线来对该外业仪器进行机电控制。

Description

用于流体控制阀的电致动器
技术领域
本发明总的涉及用于流体流动控制阀的致动器，更具体地说，是涉及机电致动器。
背景技术
人们使用各种流体流动控制阀和相应的阀致动器来对流体的流动进行打开/关闭控制或节流流体的流动，如在一个煤气或油管道系统中，或在其它生产流体系统中。流体流动控制阀一般是滑杆控制阀或回转作用阀，并且由一个诸如电动气动式致动器活塞或隔膜单元之类的阀致动器来操作。在一种流体流动控制的情况下，致动器对阀定位器或阀控制仪器的输出作出反应，以实现阀的精确节流控制。另一种类型的致动器是一种机电阀致动器，它包括一个电动机、一个电动机控制单元以及一个带有用来控制施加在阀轴上的转矩的转矩限制装置的驱动齿轮结构。这样的致动器可包括若干选择的部件，如速度控制器、一个调整单元、一个位置传送装置等等。
在这样的生产流体系统中，各种阀致动器、定位器或控制器仪器等(下文称为“外业仪器(field instrument)”)连接到管道系统以对流体流动进行控制和/或对流体流动作出反应。一些目前的外业仪器是所谓的“灵敏的”仪器，它们包括一个微处理器，以使这样的外业仪器能从远端受控，以对流体流动的速率进行适当的控制，并且还能提供各种流动特征以及检定信息。但是，由于不带微处理器的标准外业仪器与“灵敏的”外业仪器相比成本低廉，所以它们仍被大量使用。因此，在许多情况中，生产流体系统在使用标准外业仪器时也混合使用“灵敏的”外业仪器。一般来说，这样的外业仪器与从一控制装置来的总线连接，以接收从总线引出来的4-20毫安或伏特的标准控制信号形式的电源。
有时人们想在这样的生产流体系统中减少使用大量昂贵的“灵敏的”外业仪器，而在可行之处使用大量标准的外业仪器。例如，人们会想要使用一个昂贵的“灵敏的”外业仪器来控制其它标准外业仪器，并且人们尤为希望能通过“灵敏的”仪器控制不同类型的其它标准外业仪器，亦即机电致动器、电动气动致动器、阀控制器仪器等等。其次，人们想要控制各种这样的外业仪器而无需将总线与普通的控制信号相连，因为否则这些控制信号会从供电能力总是有限的总线中取走相当大量的电能。
发明内容
根据本发明的原理，提供一种用来操纵一流体控制阀和控制一个或多个外业仪器的操作的机电致动器。特别是提供了一种机电致动器，它包括一个驱动齿轮，并带有联接到另一个电动气动或机电致动器的输出。一个控制单元与一个电源联接，并以控制信号的形式向电动机供应打开和关闭电平来打开和关闭该阀。控制单元包括辅助输入和输出以控制一个或多个其它外业仪器的操作。
本发明机电致动器的辅助控制输出可以连接到一个标准的机电致动器以对相连的流体控制阀进行打开/关控制。此外，辅助控制输出可以联接到一个电动气动定位器以致动定位器和提供合适的开/关控制来相应地打开和关闭相连的流体控制阀。
此外，可以设置相应的关闭和打开传感器，以监控外业仪器的关闭和打开状态，并提供一个表示该状态的适合的信号。一台个人计算机或其它的主计算机与本发明的机电致动器连接，并且该计算机不仅用来控制第一机电致动器，还用来通过从第一机电致动器发出的合适的辅助控制信号来开/关控制一个第二机电致动器以及一个电动气动定位器或其它类型外业仪器。因此，各个外业仪器的相应的关闭和打开限制装置通过第一机电致动器向个人计算机或主计算机提供相连阀的打开/关闭位置。
因此，本发明具有使第一机电致动器有为致动其它外业仪器提供辅助控制信号的能力的明显的优点。
附图简述
在所附的权利要求书中特别地阐明了本发明具有新颖性的特征。通过参照下文结合附图的描述，就能最佳地理解本发明。在这些附图中，用相似的标号标识了几幅图中相似的部件。在这些附图中：
图1是示出一个根据本发明的、使用在一个带有各种外业仪器的生产流体系统中的机电致动器的示意方框图；以及
图2是示出由图1所示机电致动器所提供的、响应一个人计算机或主计算机以对至少两个其它外业仪器进行控制的辅助控制信号线和用来监控其它外业仪器极限打开和极限关闭移动位置的辅助移动输入线的示意方框图。
具体实施方式
可参见示出使用在一生产控制系统中以对其它外业仪器的致动进行控制的本发明机电致动器的附图。
图1示出了一个根据本发明的机电致动器10，该机电致动器10控制着一生产流体系统中的一个流体控制阀12以对一个管道14中的流体流动进行控制。机电致动器10包括一个电动机16，该电动机16由输入线18上的一个适合的电源供电，并通过一个驱动联接器20与一个驱动齿轮单元22联接。驱动单元22可以是一个谐波驱动齿轮单元或其它适合的驱动齿轮。驱动齿轮单元22的输出联接到流体控制阀12的一根转动轴23上，以打开和关闭阀，并从而对管道14中的流体流动进行控制。
一个控制单元24包含一个微处理器。一个电源转换器26在输入线28上向致动器10供电。控制单元24接受从诸如在相互连接线32上的所示个人计算机或主计算机之类的一个计算机30发来的控制信号。控制单元24响应从计算机30发来的适合的控制信号，在线路33上向电动机16供应适当的驱动电源，以驱动驱动齿轮22，并从而打开和关闭流体控制阀12。与电动机16相关的移动位置数据在线路35上接回到控制单元24。可以理解，机电致动器10在控制单元24内包括熟知的提供电子软启动的电路和适合的软件，从而避免了在电机16中的高启动电流，以及还包括了熟知的用来控制通过驱动齿轮单元22施加在流体控制阀12的转动轴23上的最大转矩的电路和合适的软件。
在机电致动器10的工作中，输入线32上的一个启动信号命令控制单元24在线路33上向电动机16提供一电平以开始阀12的移动，例如使阀12移向完全打开的位置。极限打开传感器对阀的打开进行监控，并且在阀到达打开的极限阀位置时，在线路34上向控制单元24提供一个极限打开的信号。类似地，极限关闭传感器对阀的关闭进行监控，并且在阀到达关闭的极限阀位置时，在线路36上向控制单元24提供一个极限关闭的信号。
如可在图1中所见，生产流体系统还包括一个联接着流体控制阀42的第二机电致动器40和一个联接着流体控制阀46的电动气动致动器44，以及其它外业仪器48，如电动气动定位器、阀控制器等等。尽管前述的系统部件示于同一管道上，但应予理解的是，它们可以在不同的管道或支管上等等。本发明机电致动器10的一个明显的优点是能够控制在辅助控制线50上的其它仪器和致动器，并能在辅助移动输入线52上监控这些控制行为。各成对的辅助移动输入线52中都包括一根极限打开线52a和一根极限关闭线52b，与线路34、36类似。
因此，响应从计算机30到达控制单元24的控制信号，在一相应的线路50上的辅助控制输出致动例如机电致动器40。这样，机电致动器10就能用来致动该系统中诸如致动器40之类的另一机电致动器或诸如电动气动致动器44和外业仪器48之类的其它类型的仪器，并在这些装置响应控制信号达到所需要的控制状态时，如阀完全打开或阀完全关闭时，在各条辅助线路52上进行监控。
可参见图2，图中示出了向诸如控制单元24内的一通信总线之类的通信接口60提供控制信号的计算机30。一个输入/输出控制器62将从通信接口60来的控制信号联接到一个合适的滤波器64或其它合适类型的信号处理器，以致动一个继电器或其它合适的开关66。在机电致动器10的一根相应的辅助控制线50上的所产生控制信号被联接到其它外业仪器中的一个，即机电致动器40，或者电动气动致动器44或其它致动器48，以打开或关闭相连的阀42、46、54。各辅助控制线50与各自的外业仪器联接。
阀的阀完全打开或阀完全关闭状态，例如阀46的这些状态，分别由一对辅助移动输入线52进行监控，以将这些信息接回到机电致动器10的控制单元24。例如，阀46的极限打开状态在辅助移动输入线52a上联接到一个检测极限打开传感器的状态或情况的比较器68，并且若需要，可以通过一个信号处理器70联接到输入/输出控制器62。如果阀46达到了极限打开状态，那么在阀中的普通极限传感器就会在线路52上提供一个极限打开信号，以通知输入/输出控制器62中止在辅助控制线50上向电动气动致动器44发送的阀打开控制信号。一对辅助移动输入线52a、52b与各自的外业仪器联接。
对阀46的极限关闭状态的监控也是类似的，例如，通过在阀中的普通极限传感器在各自的辅助移动输入线52b上提供关闭极限信号，以联接到输入/输出控制器62，以使阀46达到关闭极限状态时，中止在各自的辅助控制线50上向电动气动致动器44发送的阀关闭控制信号。
因此，本发明独特机电致动器10的一个明显的优点是能够通过这个独特的机电致动器来对多个其它外业仪器和致动器进行控制和监控。
前述的详细描述仅仅是为了理解清楚而给出的，并且由于修改对那些熟悉本技术领域的人们来说将是显而易见的，故不应从这些描述对本发明的保护范围进行不必要的限制。

Claims (7)

1.一种用来操纵一流体控制阀和控制带一相连的流体控制阀的一个或多个外业仪器的操作的电致动器，所述电致动器包括：
一个驱动单元，它有联接到所述流体控制阀以打开和关闭阀的输出；
一个电动机，它联接到驱动单元以响应打开和关闭电平来驱动驱动单元；
一个控制单元，它与一个电源联接，并向电动机供应用来打开和关闭阀的所述打开和关闭电平；以及
所述控制单元包括辅助控制装置，用来响应启动信号并向一个或多个所述外业仪器提供辅助控制电平，以在所述相连的流体控制阀的打开和关闭方面对所述外业仪器的运作进行控制。
2.如权利要求1所述的电致动器，其特征在于：所述辅助控制装置包括辅助监控装置，所述辅助监控装置包括用来监控外业仪器对所述辅助控制电平的响应并向所述控制单元提供所述相连的流体控制阀的关闭和打开状态的辅助输入装置。
3.如权利要求2所述的电致动器，其特征在于：所述外业仪器包括多个机电致动器和电动气动致动器，这些致动器中的每一个都带有一个相连的流体控制阀。
4.如权利要求1所述电致动器，其特征在于：所述辅助控制装置包括辅助控制输出线，所述辅助控制输出线向一外业仪器提供辅助控制打开和关闭电平以控制与所述外业仪器相连的一流体控制阀的打开和关闭。
5.如权利要求4所述的电致动器，其特征在于：所述辅助控制装置包括：辅助监控装置，它用来监控与所述外业仪器相连的阀的关闭和打开状态，并提供一个表示所述状态的信号；和一对辅助输入线，它们分别将所述关闭和打开信号状态传送到所述控制单元，以在一旦探知关闭或打开状态已达到时就中止到达所述外业仪器的所述辅助控制电平。
6.如权利要求5所述的电致动器，其特征在于：所述外业仪器包括多个机电致动器和电动气动致动器，这些致动器中的每一个都带有一个相连的流体控制阀。
7.如权利要求6所述电致动器，其特征在于：每个所述外业仪器与各自的一根辅助控制输出线和各自的一对辅助输入线联接。
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