CN216407844U - 一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，使用压力开关+固态继电器+电铃+中央信号闪光报警器相结合的预警系统，通过声光报警为过程控制系统提供空前的态势感知能力，可完全替代国内气动薄膜执行机构传统的辅助系统配置方式，解决气动薄膜执行机构运行态势监测，故障诊断困难的问题，具有广泛的推广应用价值和产品化延伸价值。采用本实用新型系统后，在气动薄膜执行机构进入自保位状态时触发远程预警响应，为操作人员提供及时、准确的故障诊断报警信息，控制室可以根据此报警讯号及时采取相应措施，实现被控设备的安全生产。本实用新型系统结构紧凑、动作灵敏，用户可以方便地进行安装和电气、气路的连接。

Description

一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统

技术领域

本实用新型涉及仪表自动控制技术领域，具体是一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统。

背景技术

气动薄膜执行机构，是一种以压缩空气或氮气作为动力气源，接受调节器（计算机）给定的标准电流信号4～20mA.DC，并将此信号转换成推力（直行程位移），以控制气动薄膜调节阀的开启程度，达到对输送管道内介质参数的调节和控制作用。国内目前常用的气动薄膜执行机构主体由膜盖、波纹膜片、推杆部件、弹簧、支架和阀体组成，配用附件有电气阀门定位器、空气过滤减压阀和气动自锁阀。在实际使用过程中，当气动薄膜执行机构薄膜气室、电气阀门定位器出现故障、气动薄膜执行机构三断（断气源、断电源、断信号）保护动作时，使用现有的气动薄膜执行机构主要存在以下问题：

1、气动薄膜执行机构执行三断保护动作（即失去控制信号或失去仪用气源或电源）时具有自保位功能，但没有供报警用的保护状态输出接点和远程预警功能，值班人员无法及时采取相应措施。

2、薄膜气室是执行机构的动力部件，长期使用后，会因其波纹膜片磨损渗漏串气造成执行机构输出力不足，动作缓慢。气动薄膜执行机构运行时，无法诊断波纹膜片磨损渗漏问题，导致气动薄膜调节阀不能实现正确定位。

3、在生产过程中，由于工艺要求，在事故状态（包括断气、断电、断信号）下气动自锁阀故障，不能使气动薄膜执行机构保位时，要求气动薄膜调节阀全开（全关），但现有气动薄膜执行机构没有气动薄膜调节阀全开（全关）状态远程预警功能。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有气动薄膜执行机构三断（断气源、断电源、断信号）保护动作及故障时没有远程预警功能对被控生产设备安全运行存在危害的技术问题，提供一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，以提高被控设备运行质量。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，包括空气过滤减压阀，所述空气过滤减压阀的入口与气源连通，空气过滤减压阀的出口与空气安全阀的入口相连通，空气安全阀的输出口管路分别与压力开关、智能阀门定位器、两位三通电磁阀的气源入口相连接，两位三通电磁阀的气源出口与气动自锁阀的气源入口相连接，气动自锁阀的输出接口OUT1与气动薄膜执行机构的薄膜气室相连接，气动薄膜执行机构与调节阀相连接；所述智能阀门定位器的输出气动信号经P1与气动自锁阀的输入接口IN1相连接；

所述气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统还包括固态继电器，所述压力开关、两位三通电磁阀和固态继电器均通过电子开关供电；压力开关的低限报警输出端与闪光报警器电连接，固态继电器的报警输出端与闪光报警器电连接；

所述智能阀门定位器的报警输出端、限位1报警输出端、限位2报警输出端分别与闪光报警器电连接；

所述电子开关信号输入端与信号源信号输出端电连接，电子开关信号输出端与智能阀门定位器信号输入端电连接。

作为本实用新型技术方案的进一步改进，所述气源出口与空气过滤减压阀之间设有截止阀。

进一步地，所述智能阀门定位器为SIPART PS2系列西门子智能阀门定位器。

进一步地，所述智能阀门定位器的阀位反馈装置与气动薄膜执行机构的位移反馈杆相连接。

进一步地，所述气动自锁阀为单通道气动自锁阀。

进一步地，所述闪光报警器分别与电铃、试动按钮和确认按钮电连接。

采用本实用新型的有益效果在于：

1、采用本实用新型系统后，在气动薄膜执行机构进入自保位状态时触发远程预警响应，为操作人员提供及时、准确的故障诊断报警信息，控制室操作人员可以根据此报警讯号及时采取相应措施，实现被控设备的安全生产。

2、本实用新型系统结构紧凑、动作灵敏，用户可以方便地进行安装和电气、气路的连接，与带报警模板的SIPART PS2系列西门子智能阀门定位器配合使用后，当执行机构动作过程中出现气源、供电电源或输入信号源突然中断时，气动薄膜执行机构保持中断前的工作位置，以保证调节回路中工艺参数不变，介质的被调作用不中断，对被控生产设备的安全运行不构成危害，提高被控设备运行质量。

3、本实用新型通过使用压力开关+固态继电器+电铃+中央信号闪光报警器相结合的预警系统，通过声光报警为过程控制系统提供空前的态势感知能力，可完全替代国内气动薄膜执行机构传统的辅助系统配置方式，解决气动薄膜执行机构运行态势监测，故障诊断困难的问题，具有广泛的推广应用价值和产品化延伸价值。

附图说明

图1为本实用新型气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统的结构示意图；

图2为西门子智能阀门定位器的报警模板示意图；

附图标记：1-气源，2-截止阀，3-空气过滤减压阀，4-空气安全阀，5-压力开关，6-西门子智能阀门定位器，7-两位三通电磁阀，8-气动自锁阀，9-电子开关，10-固态继电器，11-信号源，12-闪光报警器，13-电铃，14-试动按钮，15-确认按钮，16-气动薄膜执行机构，17-调节阀，18-位移反馈杆，19-西门子智能阀门定位器报警模板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的连接关系和工作过程进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，包括空气过滤减压阀3，空气过滤减压阀3的入口与气源1连通，气源1出口与空气过滤减压阀3之间设有截止阀2。空气过滤减压阀3的出口与空气安全阀4的入口相连通，空气安全阀4的输出口管路分别与压力开关5、西门子智能阀门定位器6、两位三通电磁阀7的气源入口相连接，两位三通电磁阀7的气源出口与气动自锁阀8的气源入口相连接，气动自锁阀8的输出接口OUT1与气动薄膜执行机构16的薄膜气室相连接，气动薄膜执行机构16与调节阀17相连接；智能阀门定位器6的输出气动信号经P1与气动自锁阀8的输入接口IN1相连接。

其中，气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统还包括固态继电器10，压力开关5、两位三通电磁阀7和固态继电器10均通过电子开关9供电；压力开关5的低限报警输出端与闪光报警器12电连接，固态继电器10的报警输出端与闪光报警器12电连接；

西门子智能阀门定位器6的报警输出端、限位1报警输出端、限位2报警输出端分别与闪光报警器12电连接；电子开关9信号输入端与信号源11信号（4～20mA）输出端电连接，电子开关9信号输出端与西门子智能阀门定位器6信号输入端电连接；所述闪光报警器12分别与电铃13、试动按钮14和确认按钮15电连接。

上述西门子智能阀门定位器6为SIPART PS2系列西门子智能阀门定位器，西门子智能阀门定位器6的阀位反馈装置与气动薄膜执行机构的位移反馈杆18相连接。气动自锁阀8为单通道气动自锁阀。

空气过滤减压阀3的最高工作压力为1.0MPa，过滤精度5μm，调压范围0.05～0.8MPa。空气过滤减压阀3将氮气或压缩空气气源中＞5μm的颗粒过滤，并将压力减至0.16～0.25 MPa。截止阀2的最大承受压力为1.6MPa，用于检修或更换空气过滤减压阀3时切断气源1。

空气安全阀4与空气过滤减压阀3配套使用。当气源1仪表压力过大、空气过滤减压阀3输出压力超过设定值时，空气安全阀4就会把高于设定的压力释放，直至仪表压力正常为止，保护西门子智能阀门定位器和气动薄膜执行机构16的薄膜气室作用，防止气源压力超过橡胶膜片压力上限，膜片在高气压下发生破裂。

压力开关5带有压力显示及低限报警输出功能，压力量程为0～1.6MPa，供电电压为24VDC。压力开关5的测量气路接在空气安全阀4的出口管路上，气源1的压力≤0.14MPa时压力开关报警输出，接通闪光报警器12报警。

信号源11将4～20mA.DC电流控制信号送入电子开关9，电子开关9再把该信号送入西门子智能阀门定位器6。信号源11的电流信号≤3.2mA时电子开关9的继电器触点断开，两位三通电磁阀7与固态继电器10同时失电，接通闪光报警器12报警。

当气动薄膜执行机构16薄膜气室泄漏，输出力不足，不能达到设定位置或是智能阀门定位器6发生故障，西门子智能阀门定位器报警模板19的报警通道31、32号端子闭合，输出一个报警信号，接通闪光报警器12报警。

当气动薄膜执行机构16接受西门子智能阀门定位器6输出气动信号，从而使阀杆动作带动阀芯，到达气动薄膜调节阀全开（全关）位置时，西门子智能阀门定位器6报警模板限位1(41、42号端子)、限位2(51、52号端子)闭合，输出一个报警信号，接通闪光报警器12报警。

另外，闪光报警器12的输入端分别与压力开关5、固态继电器10、西门子智能阀门定位器6报警模板的报警通道、限位1通道、限位2通道相接。闪光报警器12接通时电铃13同时接通，其中，闪光报警器12发出光源，电铃13发出声音，实现声光报警。

本实用新型提供的一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警方法，工作过程如下：

自外部接入0.8～1.0MPa的N₂或压缩空气气源1，经由截止阀2进入空气过滤减压阀3，空气过滤减压阀3将气源压力过滤减压至0.16～0.25MPa，经空气安全阀4，分别送入压力开关5、两位三通电磁阀7、西门子智能阀门定位器的工作气源入口；当气源1仪表压力过大、空气过滤减压阀3故障时仪表输出压力超过设定值，空气安全阀4就会释放出过高的气压，稳定压力，并起到保护西门子智能阀门定位器和气动薄膜执行机构的薄膜气室作用。西门子智能阀门定位器的输出气动信号经P1进入气动薄膜执行机构16的薄膜气室，气动压力在薄膜上产生的推力使阀杆移动的距离即是气动薄膜执行机构16的行程。

断气压保护和报警：主要由气动自锁阀8实现，当气压高于气动自锁阀8的调定值时，气动自锁阀8打开定位器输出气动信号，与气动薄膜执行机构16的薄膜气室相通，即为正常自动工作状态。当气压低于气动自锁阀8的调定值时，气动自锁阀8关闭，维持负载的原有位置，实现了断气自锁保护。当经过空气过滤减压阀3减压后的气源压力≤0.12MPa时，压力开关5发出报警信号，接通闪光报警器12报警。

断电源保护和报警：主要由两位三通电磁阀7实现，当电源正常时，两位三通电磁阀7接通气动自锁阀8控制气路，使气动自锁阀8打开，即为正常自动工作状态。当电源消失时，两位三通电磁阀7切换，将单通道气动自锁阀8的控制气源排空，单通道气动自锁阀8关闭，维持负载的原有位置，实现了断电保护。与此同时，固态继电器10失电，接通闪光报警器12报警。

断信号保护和报警：当信号源11连接电子开关9、西门子智能阀门定位器6的4～20mA.DC线路出现断路情况或输入信号源11电流信号<3.2mA.DC时电子开关9的触点断开，两位三通电磁阀7与固态继电器10同时失电，固态继电器10的报警端子闭合输出，接通闪光报警器12报警。同时两位三通电磁阀7失电气路切断，单通道气动自锁阀8关闭实现自锁保位。

气动薄膜执行机构或智能阀门定位器故障报警：当气动薄膜执行机构16薄膜气室漏气造成输出力不足，动作缓慢，不能达到设定位置或是智能阀门定位器发生故障，西门子智能阀门定位器报警模板19输出端子31、32号端子闭合，输出一个报警信号，接通闪光报警器12报警。

气动薄膜调节阀全开、全关报警：生产过程中，由于工艺要求，在事故状态（包括断气、断电、断信号）气动自锁阀8失效时，要求气动薄膜调节阀全开（全关），西门子智能阀门定位器报警模板19输出端子41、42号端子即限位最大值，（51、52号端子即限位最小值）闭合输出报警信号，分别接通闪光报警器12报警。

试动按钮14和确认按钮15用于确认闪光报警器12的工作是否正常。闪光报警器12接通时电铃13也接通，其中，闪光报警器12发出光源，电铃13发出声音，实现声光报警。试动按钮14闭合时接通闪光报警器12，确认按钮15闭合时切断闪光报警器12。

以上所述的仅是本实用新型的较佳实施例，并不局限本实用新型。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，还可以做出其它等同变型和改进，均可以实现本实用新型的目的，都应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，其特征在于，包括空气过滤减压阀，所述空气过滤减压阀的入口与气源连通，空气过滤减压阀的出口与空气安全阀的入口相连通，空气安全阀的输出口管路分别与压力开关、智能阀门定位器、两位三通电磁阀的气源入口相连接，两位三通电磁阀的气源出口与气动自锁阀的气源入口相连接，气动自锁阀的输出接口OUT1与气动薄膜执行机构的薄膜气室相连接，气动薄膜执行机构与调节阀相连接；所述智能阀门定位器的输出气动信号经P1与气动自锁阀的输入接口IN1相连接；

所述气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统还包括固态继电器，所述压力开关、两位三通电磁阀和固态继电器均通过电子开关供电；压力开关的低限报警输出端与闪光报警器电连接，固态继电器的报警输出端与闪光报警器电连接；

所述智能阀门定位器的报警输出端、限位1报警输出端、限位2报警输出端分别与闪光报警器电连接；

所述电子开关信号输入端与信号源信号输出端电连接，电子开关信号输出端与智能阀门定位器信号输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，其特征在于，所述气源出口与空气过滤减压阀之间设有截止阀。

3.根据权利要求1所述的一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，其特征在于，所述智能阀门定位器为SIPART PS2系列西门子智能阀门定位器。

4.根据权利要求3所述的一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，其特征在于，所述智能阀门定位器的阀位反馈装置与气动薄膜执行机构的位移反馈杆相连接。

5.根据权利要求1所述的一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，其特征在于，所述气动自锁阀为单通道气动自锁阀。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种气动薄膜执行机构运行状态监测及远程预警系统，其特征在于，所述闪光报警器分别与电铃、试动按钮和确认按钮电连接。

Images