TW593914B - Electric actuator for fluid control valves - Google Patents

Description

593914 、發明說明（1) 本發明 一 An 關，B A 一叙而言與用於流體流動控制閥之電致動器有 關且特別與機電致動器有關。 有“夕 發明背景 &制^广種流體流動控制閥和對應的致動器使用於開/關 流鑛動，例如在氣體或石油管線系統，或 動作# ^體糸統。流體流動控制閥基本上是滑桿控制閥或 回庫閥斤缸作。在流體流動控制的情況下，致動器會 流器器儀器的輸出，而達成闕的精確節 一電力民、*種類聖的致動器為一機電閥致動器，其含有 配置附有、、一馬達控制單&，以及-驅動齒輪配置，此 致動哭限制裝置，以控制施加於間軸的力矩。此種 致動為可包含數種選擇，例如速 匕檀 位置傳輪器等。疋午衩制凋制早兀、一 制ί t ?程流體系統，’有許多閥致動器、定位器或杵 制“儀b (以下稱為現場儀 制及/或回庫户Μ、、六叙η、， 及按】S綠糸統，以控 &「4 # 體机動。目珂的現場儀器中，有此是所士田 的「智慧型」儀器，其包含一微卢裡哭 有二疋所明 栌制此藉ίΡ Ρ楗處理為，讓吾人可從遠端 控制此種現场儀益’以適當地控制流體的 供各種流動特性與診斷資却。妙 羊 並了 ^ 現場儀器，由於其成本較。「智處理器的標準 大量被使用…求量很大。GiC廉’故仍 體系統内，「智慧型」現場儀器及j程流 有。基本上，此種現場儀器會連為均 伐巧术自控制器的匯流

593914 五、發明說明（2) 排，俾從匯流 汲取電源。 有時吾人希 「智慧型」現 多的標準現場 「智慧型」現 過該「智慧型 器，亦即機電 則更為理想。 儀器，而不需 從電源負載能 排上以標準4 - 2 0毫安或電壓控制信號的形式 根 闊， 別提 電致 以控 達， 以控 本 機電 外， 並提 體控 據本 以及 供一 動之 制信 以開 制一 發明 致動 輔助 供適 制閥 發明 控制 種機 輸出 號的 啟及 具或 之機 器， 控輸 當的 望減 場儀 儀器 場儀 」儀 致動 其次 要將 力略 的原 一具 少此種 器的需 。例如 器來控 器來控 器。氣 ，吾人 匯流排 有限制 發明概 理，吾 或多具 電致動器， 的驅動齒輪 形式，將開 關閉該閥。 多具其他現 電致動器的 俾進行相關 出可耦合至 開/關控制 製程流體系統中對大量昂貴的 求，且只要可行，即改為利用較 ，吾人將希望利用一個昂貴的 制其他的標準現場儀器，若能透 制不同類型的其他標準現場儀 電致動器、閥控制器儀器等等， 為希望能控制各種像這樣的現場 連接到傳統的控制信號，不然會 的匯流排中汲取大量電源。 述 人提供一用於操作一流體控制 現場儀器的機電致動器。吾人特 包含一具有搞合至另一氣電或機 。一控制單元輕合至一電源，並 啟與關閉電源位準供給電力馬 控制單元包括輔助輸入和輸出， 場儀器的操作。 輔助控制輸出可連接至一標準的 流體控制閥的開/關控制。此 一氣電定位器，以啟動定位器， 俾對應地開啟與關閉相關的流

第6頁 593914 五、發明說明（3) 此外，吾人可提供各關、開感應器，以監視現場儀器的 開關狀況，並提供其適當的信號指示·吾人將一部個人電 腦或其他的主機電腦連接至本發明的機電致動器，不僅可 以用來控制此第一機電致動器，且透過來自第一機電動器 的適當辅助控制信號，尚可對第二機電致動器及一氣電定 位器或其他型的現場儀器進行開/關控制。因此，每一現 場儀器的各關/開限制裝置，將相關閥的開啟/關閉位置， 透過第一機電致動器提供給個人電腦或主機電腦。 本發明藉此提供一重要的優點，亦即讓第一機電致動器 能提供輔助控制信號，以啟動其他現場儀器。 圖示簡述 本發明的新穎特性將於所附的申請專利範圍中詳細提 出。配合附圖參考以下的說明，可對本發明有最清楚的瞭 解，幾張圖中相似的參考號碼是用來識別類似的元件，且 其中： 圖1為一示意方塊圖，顯示根據本發明之機電致動器運 用於一具有各種現場儀器的製程流體系統；以及 圖2為一示意方塊圖，顯示圖1的機電致動器提母的輔助 控制信號線，俾回應一用於控制至少兩具其他現場儀器的 個人電腦或主機電腦，以及用於監視其他現場儀器之極限 開啟和極限關閉傳導位置的輔助傳導輸入線。 詳細說明、 吾人可參考附圖，此圖顯示本發明的機電致動器運用於 一控制其他現場儀器的製程控制系統中。

593914 五、發明說明（4) 圖1顯示根據本發明之機電控制器1 0，它控制一製程流 體系統内的流體控制閥1 2，以控制管線1 4中流體的流動。 機電致動器10包括一具由輸入線18上的適當電壓源供電， 並由一驅動搞合器20搞合至一驅動齒輪單元22的電力馬達 1 6。驅動單元2 2可為一諧波驅動齒輪單元或其他適當的驅 動齒輪。驅動齒輪單元2 2的輸出被耦合至一流體控制閥1 2 的轉軸2 3，以打開和關閉閥，並藉此控制管線1 4中流體的 流動。 控制單元2 4包含一微處理器。電源轉換器2 6在輸入線2 8 上將電源提供給致動器1 0。控制單元2 4在連接線3 2上接收 來自電腦3 0 (例如圖中所示的個人電腦或主機電腦）的控 制信號。控制單元2 4會回應來自電腦3 0的適當控制信號， 而在線3 3上將適當的驅動電源提供給電力馬達1 6，以推動 驅動馬達2 2，並藉此打開和關閉流體控 '制閥1 2。與馬達1 6 有關的傳導位置資訊在線3 5上被耦合回控制單元2 4。吾人 瞭解機電致動器1 0在控制單元2 4内含有眾所週知的電路和 適當的軟體，用來提供電子式的軟啟動，以避免馬達16内 的南啟動電流，以及眾所週知的電路和適當的軟體’以控 制經由驅動齒輪單元2 6施加於流體控制閥1 2之轉軸2 3的最 大力矩。 機動致電器1 0操作時，輸入線3 2上的啟始信號會命令控 制單元2 4在耦合至電力馬達1 6的線3 3上提供一電源位準， 開始將閥1 2移動到例如完全打開的位置。極限開啟感應器 監視閥的開啟，並於抵達開啟極限位置時，在線3 4上將一

593914 五、發明說明（5) 極限開啟信號提供給控制單元2 4。同樣地，極限關閉感應 器監視閥的關閉，並於抵達關閉極限位置時，在線3 6上將 一極限關閉信號提供給控制單元2 4。 如圖1所見，製程流體系統也包括一第二機電致動器4 0 和一耦合的流體控制閥4 2，以及一氣電致動器4 4和一耦合 的流體控制閥4 6，以及其他現場儀器4 8，例如氣電定位 器、閥控制器等等。雖然前述系統部件均顯示於同一管線 上，吾人應瞭解它們可以在不同的管線或分支線上。本發 明之機電致動器1 0的重要優點之一，是它能在輔助控制線 5 0上控制其他儀器與致動器，以及在輔助傳導輸入線5 2上 監視此種控制動作。每一對輔助傳導輸入線5 2包括一限制 開啟線5 2a和一限制關閉線52b，與線34、36類似。 因此，為回應從電腦3 0到控制單元2 4的控制信號，線5 0 上的輔助控制輸出會啟動機電致動器4 0。因此機電致動器 1 0可用來啟動系統内的另一機電致動器（例如致動器4 0 ) 或其他類型的儀器（例如氣電致動器4 4 ) 和現場儀器4 8， 並於這些裝置回應控制信號，而到達所需的控制狀態（例 如閥完全打開或閥完全關閉）時，在各輔助線5 2上監視。 吾人可參考圖2，其中顯示一電腦3 0，此電腦將一控制 信號3 0提供至通訊介面6 0，例如控制單元2 4内的通訊匯流 排。一輸入/輸出控制器6 2將來字通訊介面6 0的控制信號 耦合至一適當的濾波器6 4或其他類型的信號處理器，以啟 動一繼電器或其他適當的開關6 6。在機電致動器1 0的輔助 控制線5 0上造成的控制信號被耦合至其他現場儀器其中之

593914 五、發明說明（6) 一，亦即機電致動器4 0，或氣電致動器4 4，或其他致動器 4 8，以打開或關閉相關的閥4 2、4 6、5 4。一輔助控制線5 0 被耦合至一現場儀器。 閥4 6的閥完全打開或閥完全關閉狀態係由各輔助傳導輸 入線5 2監視，俾將此資訊耦合回機電致動器1 0的控制單元 2 4。例如，閥4 6的極限開啟狀態，在輔助傳導輸入線5 2 a 上被搞合至一比較器6 8，該比較器偵測極限開啟感應器的 情況或狀態，且若需要，可·經由一信號處理器7 0耦合至輸 入/輸出控制器6 2。閥4 6若已達到極限開啟狀態，閥内的 傳統型界限感應器會在線5 2 a上提供極限開啟信號，以通 知輸入/輸出控制器6 2中止在輔助控制線5 0上，傳送到氣 電致動器44的閥開啟控制信號。每一歸檔的儀器各自有一 對與之耦合的輔助傳導信號輸入線5 2 a、5 2 b。 對於閥4 6之極限關閉狀態的類似監視 '動作（例如經由閥 内的傳統型界限感應器），在各輔助傳導輸入線5 2 b上提供 一關閉極限信號，以耦合至輸入/輸出控制器6 2，俾於閥 4 6達到關閉極限時，在各輔助控制線5 0上，傳送到氣電致 動器4 4的閥關閉控制信號會被中止。 因此，本發明之機電致動器1 0的重要優點之一，乃是它 能透過此一獨特的機電致動器監視和控制許多具其他現場 儀器和致動器。 前面的詳細說明，僅為清晰的瞭解而給出，且因對熟悉 本技藝的人士而言，各種修改是顯而易見的，故吾人應瞭 解從那裡開始並無不必要的限制。

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Claims (1)

1. 593914 _案號90109522_年月日__ 六、申請專利範圍 該輔助控制開啟與關閉電源位準。 2 .如申請專利範圍第1項的電力致動器，其中該現場儀 器包括多個機電致動器和氣電致動器，各致動器均有相關 的流體控制閥。 3.如申請專利範圍第2項的電力致動器，其中各該現場 儀器均耦合至各辅助控制輸出線及各自的一對輔助輸入 線0

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