建筑与工程
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电动阀门智能化介绍
" 摘 要 # 电动阀门作为管道系统介质流量的调节执行机构 ! 实现数字化 " 智能化 " 自诊断与无 人 看 守 己 经 变 得 十 分迫切 ! 计算机技术与微电子技术的发展 ! 为电动阀门的智能化进程提供了可能 # 本文即在介绍了阀门历史的基础上 ! 重点对电动阀门的智能化所包含的内容进行了分析 $ " 关键词 # 电动阀门 % 智能化 % 远程监控
的目光 $ 电动阀门装置 ! 又称阀门驱动器 " 阀门电动执行 机 构 "阀 门 电 动 头 等 !是 由 阀 门 电 动 装 置 和 阀 门 组 合 成 一体的管道附件 $ 它可以接受运行人员或自动装置的命 令 ! 自动截断或调节管道中的介质流量 $ 它动作和响应 极快 ! 工作效率高 ! 调速性能好 ! 操作简便 ! 安全性能好 $ 二 ! 电动阀门的发展 电动阀门从五十年代起就开始在我国工业部门中 使 用 !每 年 需 要 数 万 台 !但 目 前 在 我 国 大 量 使 用 的 仍 然 是五 " 六十年代设计的产品 $ 随着时代的发展 ! 人们对安 全性和工作效率的要求越来越高 ! 这些五六十年代设计 的产品在日益激烈的市场竞争中己经渐渐显示出了许 多劣势 ! 比如结构复杂 " 控制精度低 ! 缺乏完善的故障报 警和处理装置 " 现场调试不方便等 ! 必然被市场所淘汰 $ 而 纵 观 世 界 行 业 技 术 的 发 展 !无 不 于 计 算 机 "电 子 技 术 的迅猛变革相关联 $ 而机械和电子产品的一体化趋势不 可阻挡 $ 对 & 阀门 ’ 这一重要的工业用机械产品所进行的 有 效 改 造 !将 会 使 其 更 加 智 能 化 %高 精 度 !提 高 工 作 效 率 ! 降低工作成本 ! 保障施工安全 ! 对实用工程领域有着 重要的意义 $ 随着微电子技术和电力电子技术的发展 ! 电动 阀 门 智能控制器也经历了模拟电子技术和数字电子技术两 个 时 代!出 现 了 新 一 代 智 能 电 动 阀 门 !由 最 初 的 协 助 工 人工作 ! 到现在日趋普及的无人操作 $ 它不仅克服了传 统 电 动 阀 门 的 不 足 !而 且 还 增 加 了 许 多 新 功 能 !拓 展 了
使用领域 ! 改善了性能指标 ! 而且成本增加不多 ! 可以大 量更新现有的装置" 尤其是随着单片机技术的广泛应 用! 使得电动阀门智能控制器的研制和使用成为了现 实 !能 在 很 大 程 度 上 实 现 电 动 阀 门 控 制 的 数 字 化 !并 且 能够实现 !"# 控制和局域网络集散控制 ! 通过软件的形 式 ! 将工程技术人员的思维方式与解决问题的方式 # 方 法以软件的形式加入到 系 统 中 $ 从 而 更 进 一 步 的 提 高 阀 门控制的智能化 " 三 ! 电动阀门的智能化进程 电动阀门的智能化是阀门技术在计算机以及微电 子技术发展的结果 " 今天所指的智能化电动阀门 ! 通常 包括以下几个特征 $ 第一 ! 阀门控制过程的计算机化 " 在过程控制中 ! 需 要通过调整阀门的开度来调节流量和压力 " 通常执行机 构按照外部发来的控制信号驱动阀门 ! 这些控制信号来 自控制系统的微处理器 " 在电动执行机构中 ! 增加带有 智能控制的伺服放大器 ! 其后是增加给定值控制功能 " 现在先进的阀门电动装置具有更完善的智能控制 ! 可按 给 定 值 自 动 进 行 !"# 调 节 ! 控 制 流 量 和 压 力 等 过 程 变 量" 第二 ! 数字通讯功能 " 智能化阀门电动装置采用数 字通讯的方法与主控制室相连 ! 主控制室送出的可寻址 数字信号通过电缆被电动装置接收 ! 电动装置的微处理 器根据收到的信号对电动装置进行相应的控制 " 常见控 制采用数字通讯技术将各种设备连接成一个局部网络
场仪表之中 ! 使控制系统的设计 # 安装 # 操作和维护等工 作大为简化 ! 且减少因信号在传输中的泄漏和干扰等因 素对系统的影响 ! 提高可靠性 " 上述的诸要素构成了智能电动阀门的主要特性 ! 但 在实际设计中 ! 我们还要充分考虑电动阀门实际使用中 可能遇到了恶劣工作环境的影响 ! 增加物理保护和人工 监测 " 例如将其组件增加保护涂层以防腐蚀 ! 外壳采用 密 封 式 !以 经 得 起 温 度 # 湿 度 的 大 范 围 变 化 和 振 动 冲 击 的考验 ! 保证工作可靠 " 目前我国在电动阀门的智能化建设方面与世界发 达国家相比较还有较大的差距 ! 也因此给我国阀门生产 企业提出了更高的要求 " 只有遵循阀门智能化的特性要 求 !生 产 设 计 更 高 水 平 的 产 品 !才 可 能 在 世 界 经 济 一 体 化的今天 ! 在竞争中力于不败之地 " 我国科技研究力量 与企业的结合开发 ! 必须在这些领域不断加强 "
%&’() ! 一个典型的系统可以包括电动执行机构 # 计算 机
阀 门 控 制 器 %%*+*) # 网 络 连 线 # 网 络 接 口 部 件 ,("-. 以 及 主计算机等部分组成 " 第三 ! 智能安全措施保护 " 智能化阀门电动装置具 有高度的自身保护及系统保护功能 ! 如装有三相电机的 执行机构有可能因为相线接错而反转 ! 导致执行机构和 阀门损坏 ! 而智能型的电动执行机构则可以通过监视电 源的相序以及输入控制信号的情况确保电机正确起动 " 此 外 !在 阀 门 卡 死 的 情 况 下 !保 护 功 能 还 可 以 避 免 电 动 机被损坏 " 在电动机通电期间不断的检测阀门的动作 ! 若 发 现 一 定 的 时 间 内 不 动 作 !就 认 为 是 卡 住 !控 制 器 就
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发出命令 ! 切断电动机电源并发出警报 " 第四 ! 远程监测是智能化阀门利用数字通讯的又一 进步" 智能阀门电动装置允许工程师对其进行远程监 测 # 整定和修改参数或算法等 " 现在许多电动阀门在出 厂时就被配有监测软件 ! 仪表工程师利用这些软件可以 对阀门电动装置编程 ! 这样工程师就可以对电动阀门不 仅做到监测的目的 ! 还可以进行合理的控制和调节 " 第五 ! 智能诊断功能 " 通过在阀门电动装置上装载 附加传感器 ! 可以起到对电动阀门的故障诊断的作用 " 必 要 时 !还 可 通 过 在 电 路 方 面 设 置 各 种 监 测 功 能 !如 电 源相序和后备电池的电压检测 ! 完善全面诊断 " 微处理 器在运行中连续对整个系统进行监测 ! 一旦发现问题立 即执行预定的程序 ! 自动采取应急措施并报警 " 而微处 理器和传感器本身的运行也同时受到监测 " 当出现故障 需要专家协助解决时 ! 有的智能化阀门电动装置还可以 通过调制解调器与专家实时联网 ! 以便及时地诊断和排 除故障 / 最后 ! 电动阀门的智能化离不开整体结构的合理设 计" 因此一体化的结构也成为智能电动阀门的要素之 一 " 通过一体化结构把阀门的整个控制回路装在一个现
电动阀门作为管道系统介质流量的调节执行机 构 ! 实 现 数 字 化 "智 能 化 "自 诊 断 与 无 人 看 守 己 经 变 得 十 分 迫切 # 而计算机技术与微电子技术的发展 ! 为电动阀门 的智能化进程提供了可能 $ 一 ! 阀门的分类和介绍 阀门是管道系统中应用最广泛的执行机构 $ 可以用 来截断或调节管道系统中的介质流量 ! 在工业生产和人 民群众生活中发挥着重要的作用 $ 目前常用的调节阀门 按 其 动 力 源 不 同 !可 分 为 气 压 传 动 %液 压 传 动 和 电 动 三 种$ 气压传动是指以压缩气体为工作介质进行动力传 递和信号控制的系统 $ 以空气作为工作介质具有防火 " 防 爆 "防 电 磁 干 扰 " 抗 振 动 冲 击 辐 射 "结 构 简 单 等 优 点 ! 所以近年来发展很快 $ 但是 ! 这类阀门工作速度慢 ! 压缩 气体不容易得到! 使得气动阀门的使用受到很大的限 制 $ 液压传动己经有三百多年的历史 ! 是在帕斯卡静压 传动原理上发展起来的 $ 液压传动可以在传动介质体积 较 小 的 情 况 下 !输 出 较 大 的 力 或 力 矩 !容 易 实 现 功 率 放 大 $ 另外 ! 其传动平稳 ! 可以在高速下启动 " 制动 " 转向 $ 但 存 在 阀 门 体 积 较 大 !使 用 "安 装 "拆 卸 "维 修 困 难 的 缺 点 !不 便 在 较 小 功 率 场 合 使 用 ! 所 以 其 使 用 范 围 受 到 了 相当的限制 $ 相 比 较 而 言 !随 着 机 电 一 体 化 技 术 的 发 展 !电 动 阀 门在工业生产中体现来的巨大的优势 ! 吸引了越来越多