自力式差壓變送調節器的製作方法

2024-02-01 15:30:15

專利名稱：自力式差壓變送調節器的製作方法
技術領域：
本發明屬於自動化操作儀表變送單元，與膜式調節伐配合可以組成一個獨立的穩壓或者是衡溫的自力式自動控制系統。
目前已有技術中對於穩壓或是衡溫的自動化控制，是可以通過氣動等自動化控制儀表系統來完成的，這類控制儀表中，是有多種儀表單元組成的，有差壓變送器或是溫度變送器分別可以將壓力信號或是溫度信號變換成對控制伐的自動化操作信號，這種控制系統控制精度高，作業系統可以在工藝波動幅度大的情況下工作，但是這個控制系統需要質量高的輔助動力源，系統投資費用大，維護量也大，一般多用於集中控制的生產系統中，而不宜普及使用。
還有一屬壓力調節器是屬於彈簧減壓伐的一類，也可以作為溫度穩定調節器，其特點是不用輔助能源，而是通過伐的介質壓力使儀表伐動作，是一種自力式的調節器，但是它們的性能遠不如上述氣動等自動化控制系統的調節伐，不能適應在工藝的大幅度波動中工作，適應性差，可用範圍窄，控制精度不高，但是其優點是不用輔助動力源，可以獨成體系用來安裝在控制系統中使用，費用也低。
本發明的目的是要設計出一種可以與膜式調節伐配合組成一個能不用輔助動力源的，可以獨成體系的自力式自動化控制系統的差壓變送調節器。來實現對流體介質的穩壓或是衡溫的自力式自動控制操作，使這個自動化控制系的操作質量可以達到精度高，操作平穩、能適應工藝波動幅度大的環境中工作，並能容易普及推廣使用。為達到上述目的，本發明所採用的技術措施如下自力式差壓變送調節器的構成是由多單元組合成的，首先是有差壓感應變送單元和工藝參數給定單元的組合，其功能是將被控對象的工藝壓力信號輸入值變換成差壓信號，進而變換成位移信號，其結構是對一個壓縮彈簧[13]根據操作工藝參數以確定一個形變量，由此產生一個相應的彈力，這個彈力作用到一個感應活塞膜頭[2]上，另外感應活塞膜頭[2]上在接受到被控介質的壓力信號時，壓力信號也會對感應活塞膜頭[2]上產生一個方向相反的信號作用力，彈簧[13]的彈力與信號作用力同時作用在活塞頭上由於他們方向相反，則可以進行比較產生一個差壓比值，這就形成了一個差壓信號，在兩力平衡時，差壓信號為零。一但被控介質壓力信號偏離給定工藝參數時，差壓信號即會出現一個不為零的值，這時差壓信號會產生一個力使感應活塞膜頭[2]位移，由此，使被控介質的壓力波動信號變換成差壓信號，進而被變換成位移信號，這裡的位移信號是以位移量來表示出來的，這時的位移量信號是很弱小的。一般情況下要通過放大單元將之放大才有價值。本發明信號放大單元的特徵是這個弱小的位移信號將會帶動在充滿液壓油的油缸[4]中的大活塞[3]的位移。這時液壓油在大活塞[3]的位移中可以將位移信號傳遞給小活塞[6]，使小活塞[6]也發生相應方向的位移，在設計中大小活塞的截面積比就是小活塞將位移量信號放大的倍數。對於控制系統中的膜式調節伐[20]的自力式自動化控制操作是由調節動力信號變送單元來完成的。調節動力信號變送單元的工藝參數輸入信號是放大了的小活塞位移量信號，這個信號將會推動這個單元結構中的八通分配伐[12]的伐芯[13]，進行具有相應方向性位移，這個單元的動力源是被控介質的伐[20]前高壓端的介質壓力，並被引入八通分配伐[12]的其中一些通道中，而八通分配伐[12]中的另一些通道又與控制系統中的膜式調節伐[20]的膜頭上下室對應相連接，八通分配伐[12]中還有專門洩壓通道與被控介質伐[20]的輸出壓力低的一端連接，這樣伐芯[13]在小活塞位移信號的驅動下，在八通分配伐[12]中發生位移中會有選擇地切換八通分配伐[12]中的各通道的開閉情況，將調節動力根據操作工藝參數的要求變換成調節輸出信號，而使得控制系統中膜式調節伐[20]的操作，可以根據工藝參數要求在這個調節信號控制下自動進行控制調節。以此達到對操作工藝穩壓或是衡溫的自力式自動控制的目的。
本發明的效果可以使流體輸送中穩壓或是衡溫的自動化操作控制得到普及，控制質量得到提高，可以廣泛地取代現有的功能不全，調節範圍有限、精度不高，使用上有很大局限性的彈簧式減壓調節器和減壓伐。這對於今後的設備維護和節能及優化操作都將有很大的促進作用，可以得到非常大的經濟效益。
這裡可以例舉例子，如深井礦中由於地面供水，井深水壓大，井下水管伐門經常爆裂，影響生產，生產單位一直在尋求一種減壓調節器來減低和穩定供水壓力，但是目前市場上找不到這種產品來解決他們的問題，而本發明就是應這個課題而研究出來的。
下面結合


一個實施例附圖1為自力式差壓變送調節器的示意圖，對自力式差壓變送調節器如所說明的是由多單元組成的，首先是由差壓感應變送單元與工藝參數給定單元組成，其功能是將輸入的被控對象的壓力波動信號值變換為差壓信號輸出值。其結構是由被控對象採樣管[21]將被控對象的工藝壓力信號輸入採樣室[1]中，使感應活塞膜頭[2]感應到這個壓力信號，這個壓力信號會對活塞膜頭產生一個作用力。而工藝參數給定單元其結構是由彈簧套架[10]和與之連接的給定螺栓[11]以及彈簧套架[10]內的彈簧壓座[9]和彈簧[8]及膜頭活塞彈簧座[7]組成。給定螺栓[11]以彈簧套架[10]為依託，可以根據被控對象的工藝要求給定操作參數值，通過彈簧壓座[9]對彈簧[8]給定其相對應的形變量，這時彈簧[8]會產生一個相對應值的彈力，這個力將通過膜頭活塞彈簧座[7]和信號放大單元的大活塞[3]傳遞給感應活塞膜頭[2]，使其得到與壓力信號的作用力相反的力，當這兩個力相等時，那麼這時被控介質的操作工藝是處在給定工藝參數之內，這時感應活塞膜頭[2]不發生位移，然而當被控介質的壓力信號參數偏離給定工藝參數時，這時作用於感應活塞膜頭[2]上的力平衡將遭受破壞，會使感應活塞膜頭[2]發生位移。這種被控介質的壓力信號參數偏離值，可以被稱為差壓值信號，而活塞膜頭[2]的位移量正是將這個差壓值信號變換成為位移量的動力信號。這個位移量的動力信號這時是很弱小的。需要放大，信號放大是由信號放大單元來完成的，其結構是當感應活塞膜頭[2]位移時它可以帶動與之連接的大活塞[3]位移，大活塞[3]是置在充滿液壓油的油缸[4]中、大活塞[3]在油缸[4]中的位移這時液壓油可以將這個位移信號通過信號放大輸油管[5]傳遞給小活塞油缸[23]，迫使小活塞[6]同時發生位移，設計中大小活塞截面積比即可得出小活塞的位移量信號可以放大的倍數，這時小活塞所得的位移放大信號可以驅動調節動力信號變送單元的八通分配伐[12]的伐芯，[13]使之將調節動力信號傳給調節伐[20]。調節動力信號變送單元是可以與膜式調節伐[20]組成一個自力式自動調節控制系統的主要元件，其結構是由一個八通分配伐[12]和伐芯[13]、壓簧[14]、壓簧套[15]組成，八通分配伐[12]是一個有著八通的活塞缸體，其活塞是帶有兩個凹槽環的伐芯[13]，伐芯[13]在缸體中移動可以將八通分配伐組成四個通道，如A-B、C-D、E-F、G-I四個通道，兩上凹槽環在移動中可以使其中兩個通道同時打開，而在這之前另外兩個通道已同步關閉，凹槽環在移動中也可以出現四個通道全部關閉狀態，在四通道中有二個通道為增壓通道，如A-B、G-I、它們一頭與調節動力源如調節伐[20]前端壓力介質引出信號管[16]相接，可以將調節動力源的被控介質壓力導入伐[12]中，而增壓通道輸出I和B點分別與膜式調節伐[20]的上膜室信號管[18]連接和下膜室信號管[19]連接，另外兩個通道為洩壓通道，如C-D、E-F它們一頭如D和F點分別與下膜室信號管[19]和上膜室信號管[18]連接，它們的另一頭都與洩壓信號管[17]連接，洩壓信號管[17]，可以將調節信號壓力洩入調節伐[20]的輸出端，或者通過三通伐[22]排空。為此在被控介質工藝參數波動時，伐芯[13]可以接受到放大了的位移動力信號，這時小活塞[6]會帶動伐芯[13]位移，這時伐芯[13]上兩凹槽環將會切換通道開閉情況，將分配伐[12]的調節動力信號導向膜式調節伐[20]中，使伐[20]可以根據給定調節參數進行最佳調節，使被控對象達到穩壓或是衡溫的自力式自動控制目的。
自力式差壓變送調節器與膜式調節伐可以配合成熱交換過程的衡溫自動控制系統，作用原理如下，其採樣室[1]採的樣是溫度敏感元件溫包輸出的蒸汽壓力，由於溫包內的介質在額定溫度下有其相對應的表面蒸汽壓力，溫度的變化都可以引起輸向採樣室[1]的壓力變化，為此最終這個變化差壓值可以通過這個自力式差壓變送調節器控制膜式調節伐[20]的輸出流量來調節熱交換量，從而達到衡溫的自力式自動控制目的。
由於上述自力式差壓變送調節器是利用被控質介伐前伐後的壓力差作為動力源，為此要求這個壓差值≥0.02MPa。
上述的調節動力信號變送單元的實施例，也可以是四通分配伐和伐芯上只有一個凹槽環來組成，其工作原理基本相同，只是配合的膜式調節伐是單室膜頭。
根據附圖[2]，上述的差壓信號變換成位移信號時，差壓變送調節器另一個實施例是可以不將這位移信號放大，而是直接將此位移信號作用在調節動力信號單元的八通或是四通分配伐的伐芯上，帶動伐芯進行位移，來切換輸出調節動力信號，這種形式可以用於較低壓力的穩壓控制系統中。
上述設施再一個實施例也可以用輔助動力源，如壓力水或是壓力氣源作為調節動力信號源，只是調節動力信號洩壓時應該排空。
附圖1說明1、採樣室2、感應活塞膜頭3、大活塞4、油缸5、信號放大輸油管6、小活塞7、膜頭活塞彈簧座8、彈簧9、彈簧壓座10、彈簧套架11、給定螺栓12、八通分配伐13、伐芯14、壓簧15、彈簧套16、增壓信號管17、洩壓信號管18、膜頭上室信號管19、膜頭下室信號管20、膜式調節伐21、採樣管22、三通排空伐23、小活塞油缸附圖2說明1、採樣室2、感應活塞膜頭7、彈簧託座8、彈簧9、彈簧壓座10、彈簧套架11、給定羅栓12、八通分配伐13、伐芯16、增壓信號管17、洩壓信號管18、膜頭上室信號管19、膜頭下室信號管20、膜式調節伐21、採樣信號管22、三通排空伐
權利要求
1.一種自動控制儀表的自立式差壓變送調節器，其特徵是由差壓感應變送單元；工藝參數給定單元；信號放大單元；調節動力信號變送單元組成。它們與膜式調節伐配合，可以組成一個穩壓或是衡溫的，不用輔助動力源的、自力式自動操作控制系統。
2.根據權利要求1所說的差壓感應變送器單元其特徵是有一個置在採樣密封室[1]內的感應膜頭活塞[2]，它可以感應到採樣密封室[1]中來自被控介質的壓力信號，這個信號將以力的形式作用在其之上。
3.根據權利要求1所說的工藝參數給定單元其特徵是給定螺栓[11]以彈簧套架[10]為依託，根據工藝給定參數，調整給定螺栓[11]使之推動彈簧壓座[9]對彈簧[8]給定一個形變量，由此同時會產生一個相應的彈力作用在膜頭活塞彈簧座[7]上，並通過信號放大單元中的大活塞[3]將這個彈力作用到感應活塞膜頭[2]上，它與感應活塞膜頭[2]上所感應到的信號壓力產生的作用力相反。
4.根據權利要求1、2、3中所說的作用於感應活塞膜頭[2]上的信號作用力，以及另一個與之相反的給定彈簧[8]產生的彈力之比值是有其特殊作用的，這個比值可以稱之差壓信號值，當差壓信號比值為1時，說明了被控介質的工藝參數與給定參數相吻合，當被控工藝參數偏離給定值時，比值即發生變化，這時這個變化的差壓值會產生一種力，能使活塞膜頭[2]位移，而使這個差壓值變換成了位移信號值，為此活塞膜頭[2]其功能特徵有二個，一個是將被控參數波動值變換成可以比較的差壓信號值，另一個是將差壓信號值變換成位移信號值。
5.根據權利要求1、4中所說的信號放大單元，是可以將差壓信號所變換成微弱的位移值進行放大。其結構與過程特徵是活塞膜頭[2]發生位移時，會帶動置在充滿油的油缸[4]中的大活塞[3]。由於大活塞[3]的位移，油缸[4]中的油會將位移信號傳遞給小活塞[6]的油缸[23]中，迫使小活塞[6]同時發生位移。設計中大活塞[3]與小活塞[6]的截面積比值就是小活塞[6]與大活塞[3]位移信號值的比值，也是小活塞所能得到的位移信號值的放大倍數，從而實現了將差壓信號變換成放大了的位移信號。
6.根據權利要求1、5中所說的調節動力信號變送單元其功能是可以指揮控制調節伐[20]的開度，使輸出流量發生變化。其功能是一個可以不需要外來輔助動力源，而能利用被控介質的壓力來作動力源的調節動力信號變送單元。其結構與工作原理特徵是由一個八通分配伐[12]組成，伐中心是一個缸體，缸體有八個通口，伐芯[13]是一個有兩個凹槽環的活塞，在小活塞[6]帶動下可以在伐[12]缸中來回位移，兩個凹槽環能將伐[12]八通組成四個通道，在伐芯[13]來回移動中，兩個凹槽環可以相應切換四個通道的開閉狀態，使其中兩個通道同步打開，而在這之前另外兩通道已同步被關閉，反過來也是如此，四通道中有二個通道是增壓通道，它們同時可以將被控介質的高壓端介質壓力引入伐[20]中，然後根據伐芯位移情況可以通過其中一個通道將介質壓力信號輸出到膜式調節伐[20]的上膜室或是通過其中另一個通道輸出到下膜室，而另二個通道為洩壓通道，它們可以將調節伐[20]的上下膜室的介質壓根據伐芯移位情況洩到被控介質的低壓端或是通過三通伐[22]排空。在切換通道過程中，在一定情況下，一個增壓通道被打開的同時，另一個洩壓通道同步也會打開，這樣輸出動力信號輸到膜式調節伐[20]時，膜頭上一增一減動力信號的壓力可以使伐[20]得到調節。由此調節動力信號變送單元在與調節伐[20]組成自動控制系統中，可以將被控介質的壓力作為調節動力源，根據操作工藝參數的要求，將這個動力源變換成調節信號輸出到調節伐[20]的膜頭上，對調節伐[20]進行控制操作。
7.根據權利要求1所說的信號放大單元可以在差壓變送調節器中不採用這種形式，而是感應活塞膜頭[2]的位移信號不經放大單元進行信號放大，就直接作用於八通分配伐芯[13]上。
全文摘要
自力式差壓變送調節器是自動化操作儀表單元，它與膜式調節閥配合可以構成獨立的穩壓和衡溫的自力式自動控制調節系統，調節器不用輔助動力源，而是可以用被控介質的流體壓力作為動力源，根據調節器感應到的被控對象的差壓信號來指揮膜式調節閥進行流量的調節，進而達到對被控介質的穩壓或是衡溫的控制，它可以在工藝大幅度波動情況下進行調節，控制精度可達到0.02MPa或是1℃，可以獨成體系，配合在各種規格口徑的膜式調節閥中使用。
文檔編號G05B13/00GK1080069SQ92107598
公開日1993年12月29日 申請日期1992年6月11日 優先權日1992年6月11日
發明者任史勃 申請人:任史勃