CN212900955U - 一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，气源输入管路通过并联连接的第一和第二控制管路连接气源输出管路，气源输出管路的输出端连接气动隔离阀的控制端，第一控制管路上设置有串连连接的第一和第二电磁阀，第二控制管路上设置有串联连接的第三和第四电磁阀，第一和第二电磁阀间的管路与第三和第四电磁阀之间的管路通过中间管路连通，第一和第三电磁阀互为冗余，第二和第四电磁阀互为冗余，DCS逻辑控制器输出端分别与第一至第四电磁阀的线圈电连接并输出控制信号控制线圈的通电和断电，从而控制电磁阀导通气源和关闭气源来控制气动隔离阀，通过中间管路和冗余设计使单一电磁阀或任一对互不冗余电磁阀失效不会使气动隔离阀功能失效。

Description

一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统

技术领域

本实用新型涉及仪表控制技术领域，尤其涉及一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统。

背景技术

目前，核电站广泛使用的气动隔离阀，由电磁阀实现气路的通断，最终实现气动隔离阀阀门的开启或关闭。但是如果单一电磁阀故障，则失去对该阀门的控制，同时只能停机进行更换维修，无法在线更换。若气动隔离阀使用于核电站关键敏感位置，且单一电磁阀出现故障，可能对核电站造成瞬态影响，导致系统意外停机，造成生产运营的极大损失，甚至威胁核安全。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，包括气源输入管路和气源输出管路，所述气源输入管路通过并联连接的第一控制管路和第二控制管路连接所述气源输出管路；所述气源输出管路的输出端连接气动隔离阀的控制端；所述第一控制管路上设置有串联连接的第一电磁阀和第二电磁阀；所述第二控制管路上设置有串联连接的第三电磁阀和第四电磁阀；连接所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的管路与连接所述第三电磁阀和所述第四电磁阀的管路之间还通过中间管路相互连通；其中，所述第一电磁阀和所述第三电磁阀互为冗余，所述第二电磁阀和所述第四电磁阀互为冗余；还包括DCS逻辑控制器，其输出端分别与所述第一至第四电磁阀的线圈电连接，并输出控制信号控制所述线圈的通电和断电，从而控制所述第一至第四电磁阀导通气源和关闭气源以控制所述气动隔离阀。

进一步地，在所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统中，在所述第一电磁阀的上游和下游分别设置有第一隔离阀和第二隔离阀；在所述第二电磁阀的上游和下游分别设置有第三隔离阀和第四隔离阀；在所述第三电磁阀的上游和下游分别设置有第五隔离阀和第六隔离阀；在所述第四电磁阀的上游和下游分别设置有第七隔离阀和第八隔离阀；其中，所述中间管路的一端位于所述第二隔离阀的出气口和所述第三隔离阀的进气口之间的管路上，另一端位于所述第六隔离阀的出气口和所述第七隔离阀的进气口之间的管路上。

进一步地，在所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统中，在所述第一电磁阀和所述第二隔离阀相连的管路外壁上设置有第一压力开关；在所述第二电磁阀和所述第四隔离阀相连的管路外壁上设置有第二压力开关；在所述第三电磁阀和所述第六隔离阀相连的管路外壁上设置有第三压力开关；在所述第四电磁阀和所述第八隔离阀相连的管路外壁上设置有第四压力开关；在所述第一至第四电磁阀中，任一电磁阀的出气口输出气压大于设定值时，与之对应的压力开关闭合。

优选地，在所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统中，所述第一至第四电磁阀均为二位三通电磁阀。

进一步地，在所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统中，所述第一至第四压力开关还分别与第一至第四报警电路连接；其中，任一压力开关闭合时，与之对应的报警电路导通。

进一步地，在所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统中，所述第一至第四报警电路包括分别对应的第一至第四电源和分别对应的第一至第四指示灯；其中，每个压力开关和与之对应的电源、与之对应的指示灯连接成回路，任一压力开关闭合时，与之对应的报警电路导通使与之对应的指示灯点亮。

实施本实用新型的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，可以获得以下有益效果：在本实用新型提供的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统中，气源输入管路通过并联连接的第一和第二控制管路连接气源输出管路，气源输出管路的输出端连接气动隔离阀的控制端，第一控制管路上设置有串连连接的第一和第二电磁阀，第二控制管路上设置有串联连接的第三和第四电磁阀，第一和第二电磁阀间的管路与第三和第四电磁阀之间的管路通过中间管路连通，第一和第三电磁阀互为冗余，第二和第四电磁阀互为冗余，该系统还包括DCS逻辑控制器，其输出端分别与第一至第四电磁阀的线圈电连接并输出控制信号控制线圈的通电和断电，从而控制第一至第四电磁阀导通和关闭气源以控制气动隔离阀，互为冗余电磁阀以及中间管路的设计，使单一电磁阀失效或者任一对互不冗余的电磁阀失效均不会影响气动隔离阀的正常工作。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型提供的一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统的第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统的第二实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统的第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

请参阅图1，图1是本实用新型提供的一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统的第一实施例的结构示意图。气动隔离阀PV的阀门的执行机构用于控制气动隔离阀PV的阀门位置的开启和关闭，较为常见的是电磁阀。

在第一实施例中，如图1所示，气源P.S.从图左输入，气动隔离阀PV的开启和关闭可由电磁阀控制气源P.S.的有无来控制，为了解决单一电磁阀失效导致气动隔离阀PV无法正常工作的问题，本实施例提供了一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，包括气源输入管路2和气源输出管路5，气源输入管路2通过并联连接的第一控制管路3和第二控制管路4连接气源输出管路5，气源输出管路5的输出端连接气动隔离阀PV的控制端，第一控制管路3上设置有串联连接的第一电磁阀SV1和第二电磁阀SV2，第二控制管路4上设置有串联连接的第三电磁阀SV3和第四电磁阀SV4，连接第一电磁阀SV1和第二电磁阀SV2的管路与连接第三电磁阀SV3和第四电磁阀SV4的管路之间还通过中间管路6相互连通，其中，第一和第三电磁阀SV1和SV3互为冗余，第二和第四电磁阀SV2和SV4互为冗余，该系统还包括DCS逻辑控制器1，其输出端分别与第一至第四电磁阀SV1～SV4的线圈电连接，并输出控制信号控制线圈的通电和断电，从而控制第一至第四电磁阀SV1～SV4导通气源和关闭气源以控制气动隔离阀PV。

通过本实施例的第一控制管路3和第二控制管路4的并联连接以及中间管路6的设置，使第一和第三电磁SV1和SV3互为冗余，并使第二和第四电磁阀SV2和SV4互为冗余，从而实现在任意一个电磁阀失效的情况下也不会影响气动隔离阀PV的正常工作。此外，任意一对互不冗余的电磁阀失效也同样不会影响气动隔离阀PV的正常工作，其中任意一对互不冗余的电磁阀可以是第一和第二电磁阀SV1和SV2、第一和第四电磁阀SV1和SV4、第三和第二电磁阀SV3和SV2、第三和第四电磁阀SV3和SV4中的任意一对。因此，该冗余控制系统可有效地避免电磁阀意外故障的风险，为气动隔离阀PV的正常工作提高了可靠性。

在此需要说明的是，DCS逻辑控制器1是指分布式控制系统逻辑控制器，其输出端输出的控制信号可以实现电磁阀线圈的通电和断电，电磁阀的开启既可以是其线圈通电，也可以是其线圈断电，电磁阀的关闭也是如此，电磁阀励磁时具体工作方式是可以根据实际需要来选择的，在此不作限定。此外，气动隔离阀PV的开启和关闭受气源输出管路5的气源控制，而气源输出管路5有无气源P.S.受电磁阀控制，有气源P.S.时，气动隔离阀PV可以是阀门关闭状态，也可以是阀门开启状态，无气源P.S.时，气动隔离阀PV可以是阀门关闭状态，也可以是阀门开启状态，可根据实际需要选择不同结构的气动隔离阀PV来确定气动隔离阀PV的工作方式，在此不作限定。可以理解地，本领域的技术人员也可以参照本实施例的电磁阀设置形式，在需要设置的电磁阀的气动隔离阀PV处相应地设置电磁阀的个数大于四个或小于四个，为节约成本，同时确保气动隔离阀PV的正常工作，本实施例优选四个电磁阀。

请参阅图2，图2是本实用新型提供的一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统的第二实施例的结构示意图。

在第二实施例中，如图2所示，为了实现电磁阀失效时能在线更换(系统不停机更换)，本实施例在第一实施例的基础上，在第一电磁阀SV1的上游和下游分别设置有第一隔离阀HV1和第二隔离阀HV2，在第二电磁阀SV2的上游和下游分别设置有第三隔离阀HV3和第四隔离阀HV4，在第三电磁阀SV3的上游和下游分别设置有第五隔离阀HV5和第六隔离阀HV6，在第四电磁阀SV4的上游和下游分别设置有第七隔离阀HV7和第八隔离阀HV8。其中，中间管路6的一端位于第二隔离阀HV2的出气口和第三隔离阀HV3的进气口之间的管路上，另一端位于第六隔离阀HV6的出气口和第七隔离阀HV7的进气口之间的管路上。

通过本实施例，每个电磁阀的上游和下游都设置有隔离阀，当其中一个电磁阀失效时，可以手动控制电磁阀两边的隔离阀对该失效的电磁阀进行隔离，以方便该冗余控制系统正常运作时进行在线更换，实现系统不停机维护，确保不停机维护期间系统运作的完整性，避免系统人为或意外停机造成的生产损失。

在第一实施例和第二实施例中，电磁阀导通气源和关闭气源可以改变气动隔离阀PV的控制端的弹簧压力大小，导致气动隔离阀PV的阀门切换开启和关闭的状态，因此为了更好地控制气动隔离阀PV的控制端的弹簧压力大小，作为优选，第一至第四电磁阀SV4均采用二位三通电磁阀，当DCS逻辑控制器1的控制信号使二位三通电磁阀开启时，二位三通电磁阀的进气口和出气口导通，当控制信号使二位三通电磁阀关闭时，二位三通电磁阀的进气口和出气口关闭并使出气口和排气口导通，此时气动隔离阀PV的残余气体通过该出气口向排气口排出，以使气动隔离阀PV的弹簧压力受气源气压的变化而改变自身阀门的开启和关闭状态。

请参阅图3，图3是本实用新型提供的一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统的第三实施例的结构示意图。

在第三实施例中，如图3所示，为了实现对电磁阀状态的实时监测，本实施例在第二实施例的基础上，在第一电磁阀SV1和第二隔离阀HV2相连的管路外壁上设置有第一压力开关PS1，在第二电磁阀SV2和第四隔离阀HV4相连的管路外壁上设置有第二压力开关PS2，在第三电磁阀SV3和第六隔离阀HV6相连的管路外壁上设置有第三压力开关PS3，在第四电磁阀SV4和第八隔离阀HV8相连的管路外壁上设置有第四压力开关PS4，在第一至第四电磁阀SV1～SV4中，任一电磁阀的出气口输出气压大于设定值时，与之对应的压力开关闭合。

在本实施例中，电磁阀的出气口管路的气源的压力值大于设定值时，表示电磁阀处于气源导通的正常工作状态，此时压力开关闭合，而当该压力值小于或等于该设定值时，表示电磁阀处于气源关闭或意外故障等故障状态，此时压力开关断开，压力开关的闭合和断开两种状态可以为设计报警电路检测电磁阀的状态提供依据，其中，设定值可以根据实际情况选择不同的压力开关来设定。

在一个可选的实施例中，报警电路包括第一至第四报警电路7～10。第一至第四压力开关PS1～PS4还分别与第一至第四报警电路7～10连接，其中，任一压力开关闭合时，与之对应的报警电路导通。该报警电路可以是无线信号传输模块，通过与压力开关的配合实现将信号传输至与该无线信号传输模块进行通讯的终端以实现远程报警，也可以是现场的声光报警电路，通过与压力开关的配合来实现现场的报警，以提示工作人员对电磁阀在线监测并更换故障电磁阀。

为了节约成本和方便定期检修，下面以灯光报警为例子，说明报警电路如何实现现场的报警以提示工作人员进行监控和检修。第一至第四报警电路7～10包括分别对应的第一至第四电源U1～U4和分别对应的第一至第四指示灯L1～L4。其中，每个压力开关和与之对应的电源、与之对应的指示灯连接成回路，任一压力开关闭合时，与之对应的报警电路导通使与之对应的指示灯点亮。通过相应指示灯点亮来表示相应电磁阀的出气口的输出压力正常，即电磁阀处于正常工作状态，当某个电磁阀的指示灯熄灭时，则表示对应的电磁阀出现故障，此时，工作人员通过现场的各电磁阀指示灯的亮灭状态对电磁阀的工作状态进行实时监测，并对故障的电磁阀进行在线更换，以提高系统定期检修的可行性。

需要说明的是，第一至第四电源U1～U4可以是干电池、蓄电池，第一至第四指示灯L1～L4可以是发光二极管，通过现场灯光报警，报警电路结构简单，使用的元器件成本较低，可以节约成本，同时方便工作人员定期对该系统的执行机构进行定期检修。

本实施例的电磁阀也为第一和第二实施例中的二位三通电磁阀。

以上实施例的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，可广泛应用于核电站重要的气动隔离阀PV的阀门上，保证单一电磁阀或任一对互不冗余的电磁阀失效不会影响气动隔离阀PV的正常工作，避免了单一电磁阀失效影响核电站运行瞬态的问题(例如跳机、跳堆)，同时具备在线隔离故障电磁阀、在线更换故障电磁阀、对电磁阀实时监控的功能，避免系统意外停机造成的生产运营损失，提高了定期检修的可行性，在确保系统不停机维护期间的安全完整性不受影响等方面具有较大的改进意义。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发实用新型权利要求的涵盖范围。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，包括气源输入管路(2)和气源输出管路(5)，其特征在于，

所述气源输入管路(2)通过并联连接的第一控制管路(3)和第二控制管路(4)连接所述气源输出管路(5)；所述气源输出管路(5)的输出端连接气动隔离阀(PV)的控制端；所述第一控制管路(3)上设置有串联连接的第一电磁阀(SV1)和第二电磁阀(SV2)；所述第二控制管路(4)上设置有串联连接的第三电磁阀(SV3)和第四电磁阀(SV4)；连接所述第一电磁阀(SV1)和所述第二电磁阀(SV2)的管路与连接所述第三电磁阀(SV3)和所述第四电磁阀(SV4)的管路之间还通过中间管路(6)相互连通；其中，所述第一电磁阀(SV1)和所述第三电磁阀(SV3)互为冗余，所述第二电磁阀(SV2)和所述第四电磁阀(SV4)互为冗余；

还包括DCS逻辑控制器(1)，其输出端分别与所述第一至第四电磁阀(SV1～SV4)的线圈电连接，并输出控制信号控制所述线圈的通电和断电，从而控制所述第一至第四电磁阀(SV1～SV4)导通气源和关闭气源以控制所述气动隔离阀(PV)。

2.根据权利要求1所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，其特征在于，

在所述第一电磁阀(SV1)的上游和下游分别设置有第一隔离阀(HV1)和第二隔离阀(HV2)；在所述第二电磁阀(SV2)的上游和下游分别设置有第三隔离阀(HV3)和第四隔离阀(HV4)；在所述第三电磁阀(SV3)的上游和下游分别设置有第五隔离阀(HV5)和第六隔离阀(HV6)；在所述第四电磁阀(SV4)的上游和下游分别设置有第七隔离阀(HV7)和第八隔离阀(HV8)；

其中，所述中间管路(6)的一端位于所述第二隔离阀(HV2)的出气口和所述第三隔离阀(HV3)的进气口之间的管路上，另一端位于所述第六隔离阀(HV6)的出气口和所述第七隔离阀(HV7)的进气口之间的管路上。

3.根据权利要求2所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，其特征在于，

在所述第一电磁阀(SV1)和所述第二隔离阀(HV2)相连的管路外壁上设置有第一压力开关(PS1)；在所述第二电磁阀(SV2)和所述第四隔离阀(HV4)相连的管路外壁上设置有第二压力开关(PS2)；在所述第三电磁阀(SV3)和所述第六隔离阀(HV6)相连的管路外壁上设置有第三压力开关(PS3)；在所述第四电磁阀(SV4)和所述第八隔离阀(HV8)相连的管路外壁上设置有第四压力开关(PS4)；

在所述第一至第四电磁阀(SV1～SV4)中，任一电磁阀的出气口输出气压大于设定值时，与之对应的压力开关闭合。

4.根据权利要求3所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，其特征在于，所述第一至第四电磁阀(SV1～SV4)均为二位三通电磁阀。

5.根据权利要求4所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，其特征在于，

所述第一至第四压力开关(PS1～PS4)还分别与第一至第四报警电路(7～10)连接；其中，任一压力开关闭合时，与之对应的报警电路导通。

6.根据权利要求5所述的气动隔离阀阀门执行机构冗余控制系统，其特征在于，所述第一至第四报警电路(7～10)包括分别对应的第一至第四电源(U1～U4)和分别对应的第一至第四指示灯(L1～L4)；其中，每个压力开关和与之对应的电源、与之对应的指示灯连接成回路，任一压力开关闭合时，与之对应的报警电路导通使与之对应的指示灯点亮。

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