霍爾元件在閥門閥位監(jiān)測中的運用

汪洋 謝宗寶（西南油氣田分公司輸氣管理處，四川成都610213）

霍爾元件在閥門閥位監(jiān)測中的運用

汪洋 謝宗寶（西南油氣田分公司輸氣管理處，四川成都610213）

天然氣輸氣干線非RTU閥室數(shù)量較多，由于其地理位置偏僻，電力接入受限，其工況參數(shù)、干線球閥閥位狀態(tài)大都未實現(xiàn)自動采集遠傳。干線球閥是輸氣干線關(guān)鍵控制閥門，特殊工況或設(shè)備故障引起的球閥異常動作會嚴重影響輸氣干線的安全平穩(wěn)運行。本文利用霍爾傳感器檢測球閥閥位變化狀態(tài)，通過移動網(wǎng)絡(luò)報告球閥動作時間及狀態(tài)，對于我們在閥門閥位狀態(tài)發(fā)生異常變化時及時獲知信息，準確定位，有效提出處置方案，快速處理突發(fā)狀況，確保安全平穩(wěn)輸供氣有著重要作用。

1 霍爾效應(yīng)傳感器的工作原理及應(yīng)用

1.1 霍爾效應(yīng)

霍爾效應(yīng)是指當電流垂直于磁場通過導體時，在導體的磁場和電流方向的兩個端面之間會出現(xiàn)電勢差，如圖1所示，在半導體兩端通以控制電流，并在垂直方向施加勻強磁場，則在垂直于電流和磁場的方向上，產(chǎn)生電勢差。

圖1 霍爾效應(yīng)

1.2 霍爾傳感器

根據(jù)霍爾效應(yīng)，用半導體材料制成霍爾元件。將霍爾元件與放大器電路、穩(wěn)壓電源電路、溫度補償電路等集成在一個芯片上，稱之為霍爾傳感器。

霍爾傳感器以磁場為載體，通過它將位移、速度、轉(zhuǎn)速、力、力矩、以及工作狀態(tài)發(fā)生變化的時間轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字電壓，實現(xiàn)信號檢測、傳輸?shù)墓δ堋?/p>

2 霍爾傳感器作為閥門閥位監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)

由磁鋼及開關(guān)型霍爾傳感器、短信報警器、太陽能電池板等部分組成。

2.2 工作原理

(1)由太陽能電池板供電，輸出電壓24v。

(2)在閥門閥位指示器邊上“開”和“關(guān)”位置各粘一塊磁鋼，霍爾傳感器放在圓盤邊緣處，兩者靠近。如圖2所示：

圖2 霍爾傳感器

(3)閥門處于開啟狀態(tài)時，磁鋼靠近霍爾傳感器，傳感器感受工作點“開”的磁感應(yīng)強度，傳感器輸出高電平。當閥門開始關(guān)閉，閥位指示器跟隨轉(zhuǎn)動，霍爾傳感器磁感應(yīng)強度逐漸降低；當閥門到達關(guān)閉位置，傳感器感受工作點“關(guān)”的磁感應(yīng)強度，傳感器輸出低電平。

(4)短信報警控制器有采集數(shù)字信號量的功能，其輸入通道上的電平由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)為非正常狀態(tài)，內(nèi)置監(jiān)測儀檢測到這種變化，觸發(fā)數(shù)字通道高電平或低電平報警，發(fā)送報警短信給存儲的手機號碼。報警信息為：閥位狀態(tài)和動作時間。高電平對應(yīng)“閥開”狀態(tài)，低電平對應(yīng)“閥關(guān)”狀態(tài)。

3 試驗效果

(1)能及時實現(xiàn)短信報警功能，準確度高，無漏報、錯報。

(2)可向多個手機發(fā)送短信，報警手機號碼及報警短信內(nèi)容可自定義?？蓪缶謾C號碼進行添加或刪除。(3)模塊簡單，集成度高，安裝簡便，成本低廉。運行維護費用極低。

(4)不與介質(zhì)接觸，不破壞閥門本體，安全可靠。

(5)采用光伏低壓供電，滿足安全要求，使用壽命長。

4 結(jié)語

(1)在閥門周期活動時，閥室管理人、生產(chǎn)運行部門能及時得到短信提示，掌握閥門活動時間和閥位狀態(tài)。輔助相關(guān)部門對閥室的管理。

(2)在干線出現(xiàn)異常情況或設(shè)備出現(xiàn)故障導致的閥門異常關(guān)閉時能及時發(fā)現(xiàn)和處置，準確獲得故障閥門位置，縮短處置時間。

(3)在工程施工中作為截斷閥室閥門閥位動作的輔助監(jiān)視。

(4)可運用于無人值守站場非自控重要球閥的監(jiān)控。

汪洋（1977-）男，漢族，四川南充人，技師，主要從事天然氣管輸工作。