圆顶阀AI智能控制器在粉煤灰气力输送系统中的应用

毕宁

摘 要：气力输送系统中主要设备圆顶阀，通常其就地控制箱因气动部分与电控部分物理分离、阀门状态信号采集不够，导致圆顶阀开环控制，使得使用寿命降低，故障处理难度大；使用圆顶阀AI智能控制器后，可实现圆顶阀的气电控集成化、AI智能控制及阀门状态的实时监控，便于现场调试和后期维护，大大延长了圆顶阀的使用寿命，充分保障了气力输送系统的可靠稳定运行。

关键词：圆顶阀人工智能控制器；气动单元；控制单元；操作显示单元；凸轮轴；气力输送系统

中图分类号：TD82 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）35-0141-02

1 简介与概况

国华三河有限公司一期2×350MW机组与二期2×310MW机组、新疆华电红雁池电厂二期2×200MW机组、华电旺亭电厂1×600MW机组的气力输送系统原采用德国穆勒和英国克莱德圆顶阀，原有的就地控制箱因气动系统裸露在外、阀门状态信号采集不够，导致气动系统被腐蚀、密封圈频繁被挤破或磨损、阀体被冲刷等，故障频繁，严重影响到气力输送系统的正常运行。

将原有的就地控制箱拆掉，换上圆顶阀控制器，将阀门的全开、全关反馈信号引入到控制回路里、气电控部分进行集成化处理，并加装操作显示单元等，从而实现了圆顶阀的AI智能控制、阀门故障迅速定位等功能；物理上将气动部分外部恶劣的工况隔离开，尽可能延长圆顶阀的使用寿命。

因此根据现场出现的实际问题，西北电力设计院有限公司和陕西诚冠电力环保发展有限公司合作研制出一种圆顶阀控制器（已申请专利），解决了圆顶阀就地控制箱对圆顶阀的开环控制、气电控分散布置等问题。经过现场安装调试，密封圈破损率明显降低，故障定位准确，有效延长了圆顶阀的使用寿命，充分保障了气力输送系统的可靠稳定运行。

控制器具备以下四种功能：

（1）信号锁存

利用研发的一体化凸轮轴，自带弹簧卡扣机构，可实现开关信号的牢固锁存。

（2）AI智能控制

将阀门的“开、关反馈”信号及“密封圈压力”信号引入控制回路内，通过控制单元内集成电路实现对圆顶阀的AI智能控制。

（3）故障定位

通过控制单元对阀门的反馈状态、阀门指令等计算、分析、统计后，可准确定位阀门的故障类型。

（4）实时监控

通过操作显示单元，接收控制单元发出的信号，可实时监控阀门的实际状态。

2 控制器的设计与结构原理

2.1 设计理念及原理

利用现在电磁阀微型化、微处理芯片、存储器、集成电路、LED微型指示灯等新科技，结合自动控制AI智能控制原理，来实现对圆顶阀的AI智能控制、故障定位、状态显示的功能。其原理是：当阀门打开或关闭时，首先采集凸轮轴上的“开、关反馈”信号及“密封圈压力”信号，然后控制单元对这些信号进行分析、逻辑计算、统计及延时后，输出控制指令，对阀门进行打开和关闭、密封圈充放气等动作；同时在电路板上集成有故障显示LED指示灯，可快速提示故障类型，并通过侧面的操作显示单元，实时监控阀门的实际状态。

2.2 组成部分

铝合金壳体，气动控制块，控制单元，凸轮轴，操作显示单元等组成。

2.3 操作对象

进料圆顶阀或出料圆顶阀。

2.4 主要优点

2.4.1 集成度高：将气动部分与电控部分集成在一个密闭的控制器内，将它们与外界恶劣的工况隔离开来，可充分保障了精密元器件的稳定可靠运行。

2.4.2 信号锁存牢固可靠：利用研发的一体化凸轮轴，自带有弹簧卡扣机构，不仅方便在一个操作平面内进行开、关反馈的调节，并且可牢固锁存这些信号。

2.4.3 AI智能控制：将阀门的“开、关反馈”信号及“密封圈压力”信号引入控制回路内，通过控制单元内CPU、存储器、集成电路等实现对圆顶阀的AI智能控制。

2.4.4 故障定位准确迅速：通过控制单元对阀门的反馈状态、阀门指令等逻辑计算、分析、统计，准确定位阀门的故障类型。

2.4.5 实时监控：通过实时接收控制单元发出的信号，将阀门的实际状态传送至操作显示单元。

2.5 控制器特点

（1）加工精度高、密封性好。（2）集成度高，便于检修维护。（3）单片机控制，自动化程度高。（4）逻辑运算能力强，可快速定位故障类型。

控制器有效的保护了圆顶阀阀体及密封圈，保障了气力输送系统的安全稳定运行，并切实有效地减轻了维护人员的工作强度、缩短了维修时间，其有效性和稳定性得到了實际验证。

因此我们认为在气力输送系统中的圆顶阀上，可普遍更换或添加此控制器，对保护阀门本体及密封圈、缩短维修时间、降低运行成本，是不错的方案。

3 控制器的工程实际应用和设备经济性

目前，控制器已经成功的应用于国华三河有限公司一期 2×350MW机组及二期2×310MW机组、国华呼伦贝尔有限公司2×600MW机组、华电红雁池有限公司4×200MW机组、华电旺亭1×600MW机组的气力输送系统中，因就地控制箱故障率高、圆顶阀磨损厉害、气动元件腐蚀严重等问题，所以迫切要求安装一种控制器。

控制器是基于实际生产应用和用户的自身利益而设计，其先进的设计理念和优良的设计结构可以充分保障用户的利益。控制器内各个子单元功能强大、集成化程度高、接口完善，可很方便的嵌入到现有的控制系统中。现场安装方便、日常维护简单以及后期备品备件的通用性和高互换性，都使得该控制器在生产中可将用户运行成本及维护成本降至最低。

4 控制器的控制

控制器内部有单片机控制单元、气动单元及操作显示单元，用来实现阀门本体的动作及密封圈的充放气；另外，控制单元内还集成有外设接口，可很方便的嵌入现有的PLC或DCS控制系统内。

控制器内部配置有控制单元、气动单元及操作显示单元等相关子单元。

参考文献：

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