本質安全型閥門電動裝置監控器的製作方法
2023-10-20 18:57:02 2
專利名稱：本質安全型閥門電動裝置監控器的製作方法
技術領域：
本質安全型閥門電動裝置監控器是一種用於控制、監視、調整輸送易燃易爆的液體或氣體管通的電動閥門的開啟和關閉的設備。它適用於石油、天燃氣、煤炭、化工、冶金和電力等工礦企業中合有易爆炸性氣體、液體的混合物存在的危險場所。既可現場操作，也可遠程控制，既可單獨控制亦可集中控制。是上述工礦企業實現電動閥門自控和遙控的理想設備。
目前，普遍採用的閥門電動裝置控制器，如KFM型、ZFM型和FB型等，存在著以下的缺陷(1)由於採用高電壓和大電流直接控制閥門電動裝置，易產生電火花，所以，必須採用隔離法、即加厚與控制器配套的電動裝置的保護機殼，提高隔爆表面的光潔度，避免電火花與易燃易爆的物質接觸而引起爆炸。(2)為了防止電路短路產生火花，必須採用昴貴的鎧裝電纜。(3)維修和調試時，必須斷開電源，給維修、調試帶來困難。(4)顯示和報警裝置不完善，影響對故障的發現和排除。(5)對與控制器配套的隔爆型機電設備的技術性能要求苛刻，使之加工複雜、生產成本高。鑑此，發明人設計研製了本質安全型閥門電動裝置監控器。
為了驗證本實用新型的新穎性，發明人通過專利文獻對現有技術進行了檢索，發現以下文獻與本發明技術有一定的相關性。如《安全閥控制裝置》(申請號89107892.4)，其內設有先導閥、保護腔和限流器等機械零部件，屬於一種機械控制裝置。《防水防爆防腐安全電器開關》(申請號85108516)是將與控制迴路數相同數目的乾式舌簧管及雙向晶閘管按″一″字形排列，全封閉於塑料殼子之中。通過一活動式磁鐵控制塊，控制塑料殼內的電流被接通或斷開，達到安全防護的目的。《隔爆閥門控制器》(申請號89209410.9)，其主腔體內裝有接線腔和電氣元件防爆腔，主腔體用高強度鋁合金鑄成。本發明與上述技術方案是截然不相同的。
設計實施本實作新型的目的在於使置於危險場所的閥門電動裝置更加安全可靠，簡化電動裝置的生產工藝，降低生產成本。發明人根據《GB3836·4—83爆炸性環境用防爆電氣設備，本質安全型電路和電氣設備″i″國家標準》的有關規定，尋求一種更為安全可靠的監控器(即本安關聯設備)，通過絕緣導線與普通的閥門電動裝置(即本安設備)相連，構成本安防爆系統。
為了達到上述目的，發明人在現有技術的基礎上，對監控器的機械、電氣、光電等部分結構進行了重新設計。其方案如
圖1所示，圖中1——市電電源；2——雙層屏蔽隔離型電源變壓器；3——限流限壓安全柵；4——穩壓管門限電路；5——光耦器件；6——固態繼電器和繼電器；7——電流接觸器；8——閃光報警電路；9——顯示及開度儀表；10——閥門電動裝置；11——隔爆電機。部件10、11置於危險區，其餘部件均設置在安全區。該技術方案的特點是(1)在市電電源的輸入端接入一壓敏電阻，它與隔離型電源變壓器的初級並聯，以防止浪湧電壓。(2)對電源變壓器實施雙層銅質屏蔽，並將之接地，且初、次級骨架分別繞制，使高電壓不可能進入次級。(3)在本安供電端採用了限流限壓安全柵，當發生故障時，其短路電流所產生的電火花不可能超過點燃值。(4)採用光耦合器件，使固態繼電器電源與本安電路可靠隔離。(5)採用固態繼電器，使市電電源與固態繼電器電源可靠隔離。(6)在光耦器件的輸入端設置一門限電路，以消除來自本安設備的傳輸幹擾。(7)增加了閃光電路和音響報警電路，提高監視、報警效果。
圖2是實施本實用新型的電原理圖。圖中各零部件的定義如下D——電機，K1——電源開關，K2——操作開關，1WK、2WK、3WK、4WK——微動開關，GA、KA——按鈕，XGA、XKA——電動裝置按鈕，TA——停止按鈕，KC、GC——接觸器，GJ、KJ——繼電器，W1、W2——電位器，XD1——『閥開』指示燈，XD2——『閥閉』指示燈，XD3——超轉矩指示燈，XD5——電源指示燈，IC1、IC2光耦元件，IC3、IC4——固態繼電器，R28、R20、Z6、Z7——由電阻和穩壓管組成的安全柵，BX——電源變壓器，Y——報警喇叭。
其工作過程如下當接通電源開關K1後，電源指示燈XD5亮，表示整機已通電，當閥門位於″全開″和″全閉″之間的位置時，則″閥開″指示燈XD1和″閥閉″指示燈XD2都不亮。當按下按鈕KA時，接點1由低電位變成高電位，繼電器KJ吸合，交流接觸器KC亦吸合，電機D接通電源，閥門向″開″的方向運行，″閥開″指示燈XD1閃光。當閥門到達″全開″位置時，凸輪觸動微動開關1WK，使接點1接地，接點1轉為低電位，繼電器KJ釋放，接觸器XC斷電，電機停轉，″閥開″指示燈XD1保持常亮狀態，此時閥門處於全開狀態。
當按下按鈕GA後，接點2由低電位變為高電位，繼電器GJ吸合，交流接觸器GC亦吸合。電機D再次接通電源，閥門向″閉″的方向運行，″閥閉″指示燈XD2閃光。當閥門到達″全關″位置時，凸輪觸動微動開關2WK，使接點2接地，接點2轉為低電位，繼電器GJ釋放，接觸器GC斷電，電機停轉，″閥關″指示燈XD2保持常亮狀態，此時，閥門處於全關狀態。
當開啟或關閉閥門時，如果電動裝置輸出軸上的轉矩超過了限制機構的額定轉矩時，微動開關3WK或4WK啟動，接點1或2接地，使之處於低電位，從而切斷KC或GC的電源，使電機停轉，超轉矩指示燈XD3亮，報警喇叭Y響，表示轉矩過載。
在現場操作時，可接通操作開關K2，則現場指示燈XD5亮，按下電動裝置按鈕XGA或XKA就可以使閥門開啟或關閉。當開啟或關閉閥門時，隨著電位器W1的旋轉臂的轉動，通過開度表的電流大小也產生相應的變化，它顯示了閥門的開閉程度的信息，通過對電位器W2(在控制板上裝有相應的″調整″旋鈕)可將開度表調整到滿刻度。
圖2中的其他主要元件的功能與電參數如下TA——停止按鈕，可使閥門停止在任意位置。
IC1、IC2——光耦元件4N30，耐壓1500V～。
IC3、IC4——固態繼電器TAC3·6·8耐壓2500V～。
BX——電源變壓器，採用銅質屏蔽隔離式。
R23、R28、Z8、Z7——由電阻和穩壓管組成的安全柵，使進入危險區的電壓信號值不超過產生火花的點燃值。
本監控器的電參數如下電源工作電壓——220伏±10％；本安端最高開路電壓——16伏(直流)；最大短路電流——210毫安；地線最大疊加電流——220毫安。
本實用新型與現有技術相比具有以下的優點1.提高了系統的安全可靠性，由於裝置採取了綜合措施，如增設了壓敏電阻，雙層銅質屏蔽、骨架分繞隔離器，限流限壓安全柵，光耦器件，固態繼電器，門限電路，較完善的光電和聲電報警系統。以弱電取代強電控制閥門的電動裝置。因而增強了系統的防爆性能，提高了安全可靠性。
2.由於本監控器採取了一系列的安全防爆措施，因而降低了對閥門電動裝置機械性能的要求，使之生產成本亦相應降低，如電動裝置的機械加工工序簡化，其精度和防護等級要求亦不必那麼嚴格。危險區和安全區系統之間的控制線路可採用普通的絕緣導線，而不必採用昂貴的鎧裝電纜。
3.維修和調試設備時，不必斷電，因此，便於維修、調試和提高工效。
權利要求1.一種本質安全型閥門電動裝置監控器，其特徵在於該監控器中設置了旁路電路，雙層銅質屏蔽、初次級骨架分別繞制的隔離型電源變壓器，限流限壓安全柵，門限電路，光耦元件，固態繼電器和聲、光監視報警裝置。
2.根據權利要求1所述的監控器，其特徵在於在電源輸入端裝有旁路元件。
3.根據權利要求1所述的監控器，其特徵在於電源變壓器的初、次級骨架分別繞制，並加雙層銅質屏蔽、接地。
4.根據權利要求1所述的監控器，其特徵在於電源電壓經限流限壓安全柵、門限電路後再加到繼電器和閥門電動裝置。
5.根據權利要求1所述的監控器，其特徵在於電源電壓通過光耦元件、固態繼電器與閥門電動裝置相連接。
6.根據權利要求1所述的監控器，其特徵在於設有顯示儀表、閃光和音響監視報警裝置。
專利摘要本質安全型閥門電動裝置監控器是用於控制、調整輸送易燃易爆液體或氣體管道的電動閥門開啟和關閉的設備。監控器中設有雙層屏蔽、分繞電源變壓器，旁路電路，限流限壓安全柵，門限電路和聲光監視報警器等零部件。以弱電取代強電控制閥門電動裝置工作狀態，因而可降低對與之配套的機電設備的技術條件。系統之間的連接，可用普通的絕緣導線取代昂貴的鎧裝電纜。設備安全可靠，生產成本低，操作維修簡單、工效高。在化工、能源和冶金等行業中具有廣泛的應用價值。
文檔編號F16K37/00GK2218293SQ9220263
公開日1996年1月24日 申請日期1992年2月15日 優先權日1992年2月15日
發明者程谷若 申請人:程谷若