SU1666833A1

SU1666833A1 - Locking device and method for its control

Info

Publication number: SU1666833A1
Application number: SU894678930A
Authority: SU
Inventors: Виктор Михайлович Козлов; Борис Николаевич Тюнин; Александр Александрович Зрелкин
Original assignee: Научно-производственное объединение "ЭНЕРГИЯ"
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1991-07-30

Abstract

Изобретение позвол ет повысить надежность запорного устр-ва при соосном расположении входного и выходного патрубков 2, 3. В корпусе 1 размещен клиновой шибер (Ш) 4 с приводом 5 и указателем 6 положени Ш 4. Указатель 6 снабжен цепью 7 преобразовани сигнала и выполнен в виде по крайней мере одного тензодатчика напр жений, установленного на внешней боковой поверхности корпуса 1 в плоскости, перпендикул рной оси Ш 4. Цепь 7 снабжена блоком 8 управл ющего сигнала, подключенным к приводу 5 с образованием обратной автоматической св зи указател 6 с Ш 4. Способ управлени включает установку Ш 4 в положение закрыти в зависимости от внешней нагрузки и последующий контроль закрыти в течение рабочего режима. При этом замер ют перпендикул рную по отношению к рабочей поверхности Ш 4 составл ющую напр жений в корпусе 1 и в процессе рабочего режима поддерживают значение в заданном интервале путем регулировани величин и исправлени воздействи внешней нагрузки. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.The invention improves the reliability of the locking device when the inlet and outlet nozzles 2, 3 are coaxially positioned. In housing 1 a wedge gate (Ø) 4 with a drive 5 and an indicator 6 of position Ø 4 is located. Pointer 6 is provided with a signal conversion circuit 7 and is made as at least one strain gauge mounted on the outer side surface of the housing 1 in a plane perpendicular to the axis W 4. The circuit 7 is equipped with a control signal unit 8 connected to the drive 5 with the formation of the feedback of the indicator 6 with the feedback W 4.The control method includes setting W 4 to the closing position depending on the external load and subsequent monitoring of the closure during the operating mode. At the same time, perpendicular to the working surface W 4, the stress component in housing 1 is measured and, during the operating mode, the value is maintained at a predetermined interval by adjusting the values and correcting the external load. 2 sp.f-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относится к арматуростроению и может быть использовано в энергетической и химической промышленности.The invention relates to valve engineering and can be used in the energy and chemical industries.

Цель изобретения - повышение надежности при соосном расположении входного и выходного патрубков.The purpose of the invention is to increase reliability with a coaxial arrangement of the inlet and outlet pipes.

На чертеже схематически изображено запорное устройство.The drawing schematically shows a locking device.

Запорное устройство содержит корпус с соосно расположенными входным 2 и выходным 3 патрубками, размещенный в корпусе 1 конусный шибер 4 с приводом 5, и указатель 6 закрытого положения шибера 4, соединенный с цепью 7 преобразования сигнала. Указатель 6 закрытого положения может быть выполнен в виде системы тензодатчиков или одного тензодатчика, при этом все тензодатчики устанавливаются на внешней боковой поверхности корпуса 1. ориентируются поперек шибера 4 и смещаются относительно него вдоль оси патрубков 2 и 3. Цепь 7 преобразования сигнала дополнительно снабжена блоком 8 управляющего сигнала, подключенным к приводу 5 с образованием обратной автоматической связи указателя 6 с шибером 4. Блок 8 управляющего сигнала регулирует величину и направление воздействия внешней нагрузки 9.The locking device comprises a housing with coaxially located input 2 and output 3 nozzles located in the housing 1 of the conical gate 4 with drive 5, and a pointer 6 of the closed position of the gate 4 connected to the signal conversion circuit 7. The indicator 6 of the closed position can be made in the form of a system of load cells or one load cell, with all the load cells mounted on the outer side surface of the housing 1. Oriented across the gate 4 and offset relative to it along the axis of the nozzles 2 and 3. The signal conversion circuit 7 is additionally equipped with a block 8 control signal connected to the drive 5 with the formation of automatic feedback of the pointer 6 with the gate 4. Block 8 of the control signal controls the magnitude and direction of exposure to external heat ki 9.

Таким образом, указатель 6 и шибер 4 взаимодействуют друг с другом посредством прямой и обратной связей, т.е. движение самого шибера 4 и воздействие прикладываемой к нему нагрузки со стороны привода 5 не являются независимыми действиями и определяются управляющим сигналом блока 8.Thus, the pointer 6 and the gate 4 interact with each other through direct and feedback, i.e. the movement of the gate 4 itself and the effect of the load applied to it from the side of the drive 5 are not independent actions and are determined by the control signal of block 8.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Корпус 1 запорного устройства с соосно расположенными входным 2 и выходным 3 патрубками врезается в линию с рабочей средой. При открытом Запорном устройстве (верхнее положение шибера 4) рабочая среда проходит в корпус 1 от входного патрубка к выходному 3 патрубку и далее по назначению. Для перекрытия линии с рабочей средой к приводу 5 шибера 4 прикладывается внешняя нагрузка 9 и шибер 4 устанавливается в положение закрытия (нижнее положение шибера 4). В связи с тем, что шибер имеет конусную форму и движется в конусных направляющих корпуса 1, при закрытии устройства в его корпусе возникают раздающие усилия, вызванные взаимодействием конусной поверхности шибера 4 с конусными направляющими корпуса 1. Раздающие усилия в корпусе 1 направлены по нормали к поверхности шибера 4 в сторону патрубков 2 и 3. Так как патрубки 2 и 3 жестко связаны с линией, в которую врезан клапан, компенсации раздающих усилий (за счет смещения патрубков 2 и 3) не происходит и в корпусе 1 устройства по обе стороны шибера 4 возникают напряжения сжатия, а поверхности шибера 4 испытывают соответствующую реакцию конусных направляющих. Указатели 6 в виде тензодатчиков регистрируют возникающие напряжения сжатия в корпусе 1 (прямая связь фиксатора 6 с шибером 4) и по достижении их значением предельной величины блок 8 управляющего сигнала вырабатывает сигнал обратной связи на отключение внешней нагрузки привода 5 и движение шибера 4 прекращается. Количество тензодатчиков определяется габаритами корпуса 1 клапана, конструктивными особенностями линии, в которую он встроен, и теплогидравлическими параметрами рабочей среды, протекающей в линии.The housing 1 of the locking device with coaxially located inlet 2 and outlet 3 nozzles crashes into a line with the working environment. When the locking device is open (the upper position of the gate 4), the working medium passes into the housing 1 from the inlet pipe to the outlet 3 pipe and then to the destination. To block the line with the working medium, an external load 9 is applied to the drive 5 of the gate 4 and the gate 4 is set to the closed position (lower position of the gate 4). Due to the fact that the gate has a conical shape and moves in the conical guides of the housing 1, when the device is closed, distributing forces occur in its housing caused by the interaction of the conical surface of the gate 4 with the conical guides of the housing 1. The distributing forces in the housing 1 are directed normal to the surface the gate 4 to the side of the nozzles 2 and 3. Since the nozzles 2 and 3 are rigidly connected to the line into which the valve is inserted, compensation of the distributing forces (due to the displacement of the nozzles 2 and 3) does not occur in the device housing 1 on both sides of the gate 4 hiccup compression stresses, and the surfaces of the gate 4 experience the corresponding reaction of the conical guides. Pointers 6 in the form of strain gauges register the occurring compression stresses in the housing 1 (direct connection of the retainer 6 with the gate 4) and when they reach the limit value, the control signal unit 8 generates a feedback signal to disconnect the external load of the drive 5 and the movement of the gate 4 stops. The number of load cells is determined by the dimensions of the valve body 1, the design features of the line into which it is built, and the thermohydraulic parameters of the working medium flowing in the line.

В простейшем случае с симметричной конфигурацией линии, например, по обе стороны корпуса 1 клапана и с гарантированным исключением перекоса корпуса 1 устанавливается один тензодатчик. При несимметричной конфигурации линии, например. по обе стороны корпуса 1 и вероятности перекоса корпуса 1 устанавливается система, например, из четырех тензодатчиков, с каждой стороны шибера 4 по тензодатчику на каждую боковую поверхность корпуса 1. Управляющий сигнал блока 8 на отключение внешней нагрузки вырабатывается в этом случае при достижении предельного значения напряжения любым из тензодатчиков. Ориентирование тензодатчиков поперек шибера 4 обеспечивает замер именно перпендикулярной по отношению к шиберу составляющей напряжения в металле корпуса 1. Смещение центра тензодатчиков относительно шибера 4 вдоль оси патрубков в сторону патрубка 2 или 3 вызвано необходимостью замера полного значения существующих в корпусе 1 напряжений. При установке центра тензодатчика строго по центру шибера 4 часть длины тензодатчика (равная толщине шибера 4 в зоне установки тензодатчика) реагирует на усилия растяжения (возникающие в этой зоне из-за контакта шибера с направляющими), а остальная часть тензодатчика воспринимает напряжения в корпусе, при этом результирующий сигнал, вырабатываемый тензодатчиком, неоднозначен, возникают сложности в его идентифицировании, в результате чего могут вырабатываться ложные сигналы на отключение внешней нагрузки. СмещениеIn the simplest case, with a symmetrical line configuration, for example, on one side of the valve body 1 and with the guaranteed exception of skewing of the body 1, one load cell is installed. With an asymmetric line configuration, for example. on both sides of the housing 1 and the likelihood of skewing of the housing 1, a system is installed, for example, of four load cells, on each side of the gate 4 along the load cell for each side surface of the housing 1. The control signal of block 8 to disconnect the external load is generated in this case when the voltage limit value is reached any of the load cells. Orientation of the load cells across the gate 4 provides a measure of the voltage component perpendicular to the gate in the metal of the housing 1. The shift of the center of the load cells relative to the gate 4 along the axis of the nozzles towards the nozzle 2 or 3 is caused by the need to measure the full value of the stresses existing in the housing 1. When the center of the load cell is installed exactly in the center of the gate 4, part of the length of the load cell (equal to the thickness of the gate 4 in the installation zone of the load cell) responds to tensile forces (arising in this area due to the contact of the gate with the guides), and the rest of the load cell receives stresses in the case, In this case, the resulting signal generated by the strain gauge is ambiguous, difficulties arise in its identification, as a result of which false signals can be generated to disconnect the external load. Bias

16П6833 тензодатчика гарантирует измерение полного значения напряжений в металле корпуса 1 и соответствие управляющего сигнала возникшим напряжениям.16P6833 strain gauge guarantees the measurement of the full value of the stresses in the metal of the housing 1 and the compliance of the control signal with the arising stresses.

Значение предельной величины напряжений в корпусе 1 клапана определяется индивидуально для каждого клапана в каждом конкретном случае опытным путем. Это вызвано тем, что даже в однотипных клапанах существует разброс в геометрических параметрах шибера и направляющих корпуса, кроме того, в каждом конкретном случае конкретная линия, в которую врезан клапан, характеризуется своими конструктивными особенностями,которые и приводят к возникновению в корпусе клапана характерных именно для этой линии напряжений. В любом случае предельная величина напряжений должна обеспечивать полное закрытие клапана при всех режимах работы линии (с учётом ее температурных и гидравлических подвижек) и в то же время исключать разрушение клапана или заклинивание шибера.The value of the limiting value of stresses in the valve body 1 is determined individually for each valve in each case experimentally. This is due to the fact that even in the same type of valves there is a variation in the geometric parameters of the gate and the body guides, in addition, in each case, the particular line into which the valve is embedded is characterized by its design features, which lead to the appearance in the valve body characteristic of this stress line. In any case, the limit value of stresses should ensure complete valve closure under all operating conditions of the line (taking into account its temperature and hydraulic movements) and at the same time, eliminate valve destruction or gate jamming.

Способ управления запорным устройством.The method of controlling the locking device.

Описанная работа отсечного клапана обеспечивает его надежное функционирование лишь частично, так как описанные технологические приемы ограничены процессом закрытия клапана. Для обеспечения гарантированной работоспособности клапана в течение всего процесса его работы требуется ввести дополнительные технологические приемы. Способ работы запорного устройства характеризуется тем. что при установке шибера в положение закрытия (согласно описанному) с измерением перпендикулярной по отношению к шиберу 4 составляющей напряжений в корпусе указанные измерения напряжений ведут в процессе всего рабочего режима запорного устройства, причем одновременно с измерением напряжений осуществляют и регулировку их значений. Характерной особенностью способа является то. что измерение напряжений производят и после закрытия клапана, а одновременно с измерением поддерживают их значение в заданном интервале. Интервал, в котором поддерживают значение напряжений в корпусе 1, ограничен с нижней стороны напряжением в корпусе, необходимым для гарантированного закрытия запорного устройства, а с верхней стороны - напряжением в корпусе, влекущим за собой заклинивание шибера 4. Поддерживание значений напряжения в пределах заданного интервала осуществляют управляющим сигналом блока 8 обратной автоматической связи указателя 6 с шибером 4. Проблемы с работоспособностью клапана возникают при установке его на аварийных линиях, где включения шибера 4 производятся крайне редко. При этом после закрытия запорного устройства даже с допустимым напряжением в корпусе дальнейшая эксплуатация линии приводит к неизбежным термическим и гидравлическим подвижкам в линии, которые усугубляются при их длительном существовании и при наличии термокачек. Возникающие подвижки в линии полностью передаются на корпус клапана, в корпусе возникают усилия сжатия и его шибер испытывает заклинивающие нагрузки.The described operation of the shut-off valve ensures its reliable operation only partially, since the described technological methods are limited by the process of closing the valve. To ensure guaranteed operability of the valve during the entire process of its operation, additional technological methods are required. The method of operation of the locking device is characterized in that. that when the gate is installed in the closed position (as described) with the measurement of the voltage component perpendicular to the gate 4 in the case, the indicated voltage measurements are carried out during the entire operating mode of the shut-off device, and at the same time they are measured and the values are adjusted. A characteristic feature of the method is that. that the measurement of stresses is carried out even after the valve is closed, and at the same time as the measurement they maintain their value in a given interval. The interval in which the voltage value in the housing 1 is maintained is limited on the lower side by the voltage in the housing necessary for guaranteed closure of the locking device, and on the upper side by the voltage in the housing, which entails jamming of the gate 4. The voltage values are maintained within a specified interval the control signal of the automatic feedback feedback unit 8 of the pointer 6 with the gate 4. Problems with the valve’s performance arise when it is installed on emergency lines, where the inclusion of the gate 4 is made extremely rare. Moreover, after closing the locking device, even with an acceptable voltage in the housing, further operation of the line leads to inevitable thermal and hydraulic movements in the line, which are aggravated by their long-term existence and in the presence of thermal jets. The resulting movements in the line are completely transmitted to the valve body, compression forces arise in the body and its gate experiences jamming loads.

Для исключения этого согласно способу осуществляют регулирование напряжений 8 корпусе путем регулирования воздействия внешней нагрузки 9. Вырабатываемый блоком 8 управляющий сигнал увеличивает внешнюю нагрузку 9 на привод 5 при уменьшении напряжений в корпусе 1 ниже напряжений, гарантирующих закрытие клапана, и уменьшает внешнюю нагрузку при напряжениях в корпусе, превышающих значение заклинивающего напряжения. Если напряжения в корпусе 1 возрастают даже несмотря на уменьшение внешней нагрузки, управляющий сигнал изменяет направление воздействия внешней нагрузки 9 до требуемого снижения значения напряжения в корпусе 1. В результате заклинивающие нагрузки на шибер находятся под постоянным контролем, а их величина контролируется и не превышает допустимого значения в течение всего процесса, т.е. при использовании предлагаемого способа клапан гарантированно находится в действующем состоянии в течение всего рабочего процесса.To avoid this, according to the method, the voltages 8 of the housing are regulated by controlling the influence of an external load 9. The control signal generated by block 8 increases the external load 9 of the actuator 5 when the voltages in the housing 1 decrease below the voltages that guarantee valve closure and reduces the external load when the voltages in the housing exceeding the value of jamming voltage. If the voltages in the housing 1 increase even despite a decrease in the external load, the control signal changes the direction of the external load 9 to the required decrease in the voltage in the housing 1. As a result, the jammed loads on the gate are constantly monitored, and their value is monitored and does not exceed the permissible value throughout the process, i.e. when using the proposed method, the valve is guaranteed to be in operational condition throughout the entire working process.

Claims

Claim

1. A locking device comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a wedge gate with a drive and a gate position indicator, equipped with a signal conversion circuit, characterized in that, in order to increase reliability, the gate closed position indicator is made in the form of at least one voltage strain gauge mounted on the outer side surface of the housing in a plane perpendicular to the gate axis, while the signal conversion circuit is additionally equipped with a control signal block, sub li ne to the actuator to form an automatic feedback connection pointer with damper.

2. A way to control the locking device, including setting the gate to the closing position depending on the external load and subsequent control of the closing during the operating mode, with the exception that, in order to increase reliability, additionally they measure the voltage component perpendicular to the gate part of the gate and in the process of the operating mode maintain its value in a given interval by adjusting the values and 5 correcting the effect of the external load.