一种气动双作用执行机构带储气罐实现单作用控制的手自动控制系统

摘要

本发明公开了一种气动双作用执行机构带储气罐实现单作用控制的手自动控制系统，包括气动双作用控制阀、手自动控制系统和事故储气罐，气动双作用控制阀由相连接的阀门和气动双作用执行机构组成；手自动控制系统包括第一气控阀、第二气控阀、电磁阀、压力开关、现场手动控制面板、空气过滤减压组件、单向阀、第三气控阀、第四气控阀和第五气控阀。本发明控制阀可实现远程控制，也可实现现场就地手动控制，有效避免了由于现场手轮装置的各种故障而导致阀门出现问题的现象。通过在控制系统中增加事故储气罐，从而实现控制阀气源故障时阀门联锁动作，避免了长时间采用气动单作用执行机构而造成阀门打不开或关不严的现象。

说明书

【技术领域】

本发明涉及气动控制阀手自动控制系统的技术领域，特别适用于工业用自 动控制中大口径阀门或行程时间短且需远程自动控制和现场手动控制的技术领 域。

【背景技术】

现有气动控制阀的现场手动控制，大部分是在气动执行机构部分增加手轮 装置来实现的。而手轮装置一般采用齿轮传动，导致启闭阀门的速度较慢。在 手轮装置操作前，需确认自动控制部分完全切换至手动操作状态，过程比较复 杂，往往由于现场人员操作不当导致损坏。再者，由于气动单作用执行机构内 部带有弹簧，导致在手动操作时，需要现场操作人员用较大的力才能启闭阀门。 另一部分是采用自带手动操作的进口电磁阀来控制的，但带手动操作的电磁阀 一般价格昂贵，而且交货周期较长，一般情况下不被采用。

我公司自行设计采用一种在气动执行机构上带手—自动控制系统来实现现 场手动操作，操作简单、方便。但原控制系统中的控制附件由于考虑交货周期 及成本问题，都选用常规型号。当阀门口径较大同时阀门启闭要求快速的情况 下，只能采用加大气路管径和大流量的控制附件，而大流量的控制附件（如电 磁阀）一般由于成本高、交货周期长而不被采用。

再者，在一些特殊工况下，要求控制阀在气源故障时需实现联锁关闭（Air  Failure to Close,简称F.C）或打开(Air Failure to Open,简称F.O)，以保 证装置及整个厂区的安全。对于口径较小的阀门，一般采用气动单作用弹簧复 位式执行机构来实现控制阀F.C或F.O。当阀门口径较大或工作压力较高时，由 于阀门启闭需求力大，需采用输出力大的气动单作用弹簧复位式执行机构，而 输出力大的气动单作用弹簧复位式执行机构体积较大，与阀门自身从外观上来 看很不匹配，同时成本高，再者由于单作用执行机构内部弹簧长期受压缩，容 易造成弹簧失效，使得弹簧输出力不够，而造成阀门打不开或关不严的现象。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种气动双作用执行机构 带储气罐实现单作用控制的手自动控制系统，能够实现气动控制阀单作用控制 功能，具有控制简单，操作方便，性能可靠等特点，并且能降低成本，适用于 大口径阀门及开关行程时间短且需远程自动控制和现场手动控制的场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种气动双作用执行机构带储气罐实现单 作用控制的手自动控制系统，包括气动双作用控制阀、手自动控制系统和事故 储气罐，所述气动双作用控制阀由相连接的阀门和气动双作用执行机构组成； 所述手自动控制系统包括第一气控阀、第二气控阀、电磁阀、压力开关、现场 手动控制面板、空气过滤减压组合件、单向阀、第三气控阀、第四气控阀和第 五气控阀，所述气源、空气过滤减压组合件、压力开关、第三气控阀、第四气 控阀、第五气控阀、和气动双作用执行机构的下气缸依次串联，气动双作用执 行机构的上气缸、第一气控阀、第二气控阀依次串联，所述事故储气罐和单向 阀串联后，单向阀的进气口连接到空气过滤减压组合件，事故储气罐的出气口 连接到第三气控阀；所述现场手动控制面板包括手自动切换阀和手动控制阀， 所述手自动切换阀串联在空气过滤减压组合件与第一气控阀的信号口之间，第 一气控阀的信号口与第五气控阀的信号口相连接，所述手动控制阀串联在空气 过滤减压组合件与气动双作用执行机构之间，所述气动双作用执行机构、第一 气控阀、第二气控阀、电磁阀、压力开关、手自动切换阀、手动控制阀、空气 过滤减压组合件、事故储气罐单向阀、第三气控阀、第四气控阀和第五气控阀 之间是通过若干卡套接头及气路管线进行相互连接的。

作为优选，所述第一气控阀采用二位二通常通型气控阀，所述气动双作用 执行机构的上气缸与第一气控阀的出气口和手动控制阀的第一出气口相连，第 一气控阀的进气口与第二气控阀的出气口相连，第一气控阀的信号口与手自动 切换阀的出气口相连。

作为优选，所述第五气控阀采用二位二通常通型气控阀，所述气动双作用 执行机构的下气缸与第五气控阀的出气口和手动控制阀的第二出气口相连，第 五气控阀的进气口与第四气控阀的出气口相连，第五气控阀的信号口与手自动 切换阀的出气口相连。

作为优选，所述第二气控阀采用二位三通通用型气控阀，所述第二气控阀 的常通口与第三气控阀的出气口相连，第二气控阀的常闭口装有消音器并与大 气相通，第二气控阀的信号口与电磁阀的出气口相连；所述第四气控阀采用二 位三通通用型气控阀，所述第四气控阀的常通口装有消音器并与大气相通，第 四气控阀的常闭口与第三气控阀的出气口相连，第四气控阀的信号口与电磁阀 的出气口相连。

作为优选，第二气控阀和第四气控阀还可以采用另一种连接方式，所述第 二气控阀采用二位三通通用型气控阀，所述第二气控阀的常通口装有消音器并 与大气相通，第二气控阀的常闭口与第三气控阀的出气口相连，第二气控阀的 信号口与电磁阀的出气口相连；第四气控阀采用二位三通通用型气控阀，所述 第四气控阀的常通口与第三气控阀的出气口相连，第四气控阀的常闭口装有消 音器并与大气相通，第四气控阀的信号口与电磁阀的出气口相连。

作为优选，所述第三气控阀采用二位三通通用型气控阀，第三气控阀的常 通口连接到事故储气罐的出气口，事故储气罐的进气口连接到单向阀的出气口， 单向阀的进气口连接到空气过滤减压组合件，第三气控阀的常闭口连接到空气 过滤减压组合件，第三气控阀的信号口连接到压力开关的出气口。

作为优选，所述电磁阀采用二位三通直动式单电控电磁阀，电磁阀的进气 口连接到压力开关的出气口，电磁阀的排气口装有消音器与大气相通。

作为优选，所述压力开关为可调式压力开关，压力开关的初始压力值可任 意设定，所述压力开关的信号口与常闭口相连接，压力开关的常通口装有消音 器与大气相通，压力开关的信号口与常闭口均连接到空气过滤减压组合件。

作为优选，所述手自动切换阀采用二位三通机械手控阀，手自动切换阀的 进气口与空气过滤减压组合件相连，手自动切换阀的出气口与第一气控阀的信 号口和第二气控阀的信号口相连，手自动切换阀的排气口与大气相通，手自动 切换阀的排气口上安装有消音器。

作为优选，所述手动控制阀采用三位四通中位封闭式机械手控阀，所述手 动控制阀的进气口与空气过滤减压组合件相连，手动控制阀的第一出气口与双 作用执行机构的上气缸相连，手动控制阀的第二出气口与双作用执行机构的下 气缸相连，所述手动控制阀的排气口与大气相通，手动控制阀的排气口上安装 有消音器。

本发明的有益效果：本发明通过在气动双作用控制阀上安装手自动控制系 统，控制阀可实现远程控制，也可实现现场就地手动控制，有效避免了由于现 场手轮装置的各种故障而导致阀门出现问题的现象。通过在控制系统中增加事 故储气罐和控制附件，从而实现控制阀气源故障时阀门联锁动作，避免了长时 间采用气动单作用执行机构而造成事故状态下阀门打不开或关不严的现象。同 时，控制系统中电磁阀采用常规型号，不与气动执行机构相连，只作为气控阀 的控制信号用，使得可以通过加大气控阀的流通直径来保证控制阀的启闭速度。 本发明控制简单、操作方便，可靠性高，成本低。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明一种气动双作用执行机构带储气罐实现单作用控制的手自动 控制系统实施例一的系统原理图；

图2是本发明一种气动双作用执行机构带储气罐实现单作用控制的手自动 控制系统实施例二的系统原理图；

图3是本发明一种气动双作用执行机构带储气罐实现单作用控制的手自动 控制系统中现场手动控制面板的结构示意图。

图中：1-阀门、2-气动双作用执行机构、3-第一气控阀、4-第二气控阀、 5-电磁阀、6-压力开关、7-现场手动控制面板、8-空气过滤减压组合件、9-单 向阀、10-储气罐、11-第三气控阀、12-第四气控阀、13-第五气控阀、14-手自 动切换阀、15-手动控制阀。

【具体实施方式】

实施例一：

参阅图1，本发明气动双作用控制阀实现F.C手自动控制系统，包括阀门1、 气动双作用执行机构2、第一气控阀3、第二气控阀4、电磁阀5、压力开关6 （为可调式压力开关）、现场手动控制面板7、空气过滤减压组合件8、单向阀9、 储气罐10、第三气控阀11、第四气控阀12、第五气控阀13。所述阀门1和气 动双作用执行机构2组成气动控制阀，所述第一气控阀3、第二气控阀4、电磁 阀5、压力开关6、现场手动控制面板7、空气过滤减压组合件8、单向阀9、储 气罐10、第三气控阀11、第四气控阀12、第五气控阀13及若干气路管线和卡 套接头组成手自控控制系统，来控制阀门1动作。所述气动双作用执行机构2 的上气缸、下气缸进气口通过气路管线及卡套接头分别与第一气控阀3的出气 口和第五气控阀13的出气口相连，所述气动双作用执行机构2与第一气控阀3 和第五气控阀13之间还分别各设有一只三通卡套接头，其分支与手自动控制面 板7相连接。所述第一气控阀3的进气口与第二气控阀4的出气口A相连，所 述第五气控阀13的进气口与第四气控阀12的出气口A相连，所述第一气控阀 3的信号口和第五气控阀13的信号口均连接到现场手动控制面板7。所述第二 气控阀4的常通口R与第四气控阀12的常闭口P和第三气控阀11的出气口A 之间的三通卡套接头分支相连，所述第二气控阀4的常闭口P接消音器与大气 相通，所述第二气控阀4的信号口与电磁阀5的出气口（即：第2口）相连。 所述第四气控阀12的常通口R接消音器与大气相通，所述第四气控阀12的常 闭口P与第三气控阀11的出气口A相连，所述第四气控阀12的信号口与第二 气控阀4的信号口和电磁阀5的出气口（即：第2口）之间的三通卡套接头分 支相连。所述第三气控阀11的常闭口P与空气过滤减压组合件8相连，所述第 三气控阀11的常通口R与事故储气罐10相连，第三气控阀11的信号口与电磁 阀5和压力开关6之间的三通卡套接头分支相连。所述电磁阀5的进气口（即： 第1口）与压力开关6的出气口A相连，所述电磁阀5的排气口（即：第3口） 处装有消音器与大气相通。所述压力开关6的常闭口P与第三气控阀11和空气 过滤减压组合件8之间的四通卡套接头分支相连，所述压力开关6的信号口与 常闭口P的气路相连。所述事故储气罐10的进气口与单向阀9的出气口相连， 所述单向阀9的进气口与第三气控阀11和空气过滤减压组合件8之间的四通卡 套接头另一分支相连。所述第三气控阀11和空气过滤减压组合件8之间的还设 有一三通卡套接头相连，三通卡套接头的分支与现场手动控制面板7相连。所 述空气过滤减压组合件8前面接气源。

参阅图3，本发明的现场手动控制面板7，包括手自动切换阀14、手动控制 阀15。所述手自动切换阀14作为现场手动控制与远程自动控制之间切换用阀， 手自动切换阀14的出气口c与第一气控阀3的信号口和第五气控阀13的信号 口相连，手自动切换阀14的排气口a装有消音器，与大气相通，所述手自动切 换阀14的进气口b与第三气控阀11和空气过滤减压组合件8之间的三通卡套 接头分支相连。所述手动控制阀15作为现场手动操作用阀，手动控制阀15的 出气口A与气动双作用执行机构2和第一气控阀3之间的三通卡套接头分支相 连，所述手动控制阀15的出气口B与气动双作用执行机构2和第五气控阀13 之间的三通卡套接头分支相连，所述手动控制阀15的进气口P与第三气控阀11 和空气过滤减压组合件8之间的三通卡套接头分支相连，所述手动控制阀15的 排气口R装有消音器，与大气相通。

实施例二：

参阅图2，本发明气动双作用控制阀实现F.O手自动控制系统，包括阀门1、 气动双作用执行机构2、第一气控阀3、第二气控阀4、电磁阀5、压力开关6 （为可调式压力开关）、现场手动控制面板7、空气过滤减压组合件8、单向阀9、 储气罐10、第三气控阀11、第四气控阀12、第五气控阀13。其连接方式与图1 类似，区别在于第二气控阀4的常闭口P与第四气控阀12和第三气控阀11之 间的三通卡套接头分支相连，所述第二气控阀4的常通口R装有消音器，与大 气相通。所述第四气控阀12的常通口R与第三气控阀11的出气口A相连，所 述第三气控阀11的常闭口P装有消音器，与大气相通。其余连接方式与图1相 同。

具体实施原理：

参阅图1和图3，气动双作用控制阀实现F.C手自动控制系统。远程自动控 制时，先将手自动控制面板7中手动控制阀15切换到中封位置，此时手动控制 阀15处于完全封闭状态；再将手自动切换阀14切换到常通位置，此时手自动 切换阀14的出气口c与排气口a是相通的，第一气控阀3和第五气控阀13的 信号口均无信号，则第一气控阀3和第五气控阀13的进气口与出气口均是相通 的。当气源压力通过空气过滤减压组合件8后，分别至压力开关6的常闭口P 和信号口、第三气控阀11的常闭口P和事故储气罐10。压力开关6初始压力值 可以任意设定，若气源压力大于或等于设定值时，则压力开关6的出气口A与 常闭口P相通，若气源压力小于设定值时，则压力开关6的出气口A与常通口 R相通。此时若气源正常时（即气源压力大于或等于压力开关设定值），气源压 力经过可调式压力开关6，进入电磁阀5的进气口1和第三气控阀11的信号口， 则第三气控阀11的出气口A和常闭口P相通，同时气源压力不断的经过单向阀 9进入事故储气罐10，直至事故储气罐10的压力值和气源压力相等。当电磁阀 5带电，则电磁阀5的进气口（即：第1口）与出气口（即：第2口）相通，气 源通过电磁阀5进入第二气控阀4和第四气控阀12的信号口，使得第二气控阀 4和第四气控阀12的常闭口P和出气口A均相通。此时气源通过气路管线进入 气动双作用执行机构2的下气缸，推动气动双作用执行机构2内部活塞向上运 动，气动双作用执行机构2上气缸的气压由第二气控阀4的常闭口P排出，实 现阀门打开。若电磁阀5断电，则电磁阀5的出气口（即：第2口）与电磁阀5 的排气口（即：第3口）相通，此时第二气控阀4和第四气控阀12的信号口均 无信号，从而使第二气控阀4和第四气控阀12的常通口R和出气口A均相通。 此时气源压力通过第二气控阀4的常通口R进入气动双作用执行机构2的上气 缸，推动气动双作用执行机构2内部活塞向下运动，气动双作用执行机构2下 气缸的气压由第四气控阀12的常通口R排出，实现阀门关闭。从而实现远程自 动控制。

需现场手动控制时，先将手自动控制面板7中手自动切换阀14切换到常闭 位置，此时手自动切换阀14出气口c与进气口b是相通的，气源压力通过手自 动切换阀14进入第一气控阀3和第五气控阀13的信号口，使第一气控阀3和 第五气控阀13切换，实现第一气控阀3和第五气控阀13的进气口与出气口切 断。然后手动操作手动控制阀15，此时不管电磁阀是否带电，阀门均可实现就 地手动控制。

同时，在远程自动控制过程中，若气源故障导致气源压力过低或停风状况 下，当气源压力低于压力开关6的设定值时，则压力开关6自动切换，使得压 力开关6的常通口R与出气口A相通，此时第三气控阀11的信号口无信号，使 得第三气控阀11的常通口R与出气口A相通，由于事故储气罐10前面安装有 单向阀9，使得事故储气罐10的气压不会逆流，从而使事故储气罐10的气压经 第二气控阀4的常通口R进入气动双作用执行机构2的上气缸，推动活塞向下 运动，气动双作用执行机构2下气缸的气压由第四气控阀12的常通口R排出， 实现阀门自动关闭（即F.C）。此控制方式大大降低了气动单作用执行机构内部 弹簧的安全隐患，同时气控阀的流通直径可以加大以保证控制阀的启闭速度， 控制安全、方便，节约成本。

参阅图2，为本发明的另一种实现气源故障时实现阀门F.O的控制方式，除 第二气控阀4和第四气控阀12的常通口R和常闭口P的连接方式不同以外，其 余连接方式与图1相同。控制原理类似。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单 变换后的方案均属于本发明的保护范围。