手動閥門閥位監(jiān)測識別裝置特征及應用

劉瑤 譚松玲 陳濤濤 邢琳琳 蘇崢

摘? ?要：在工業(yè)和民用領域手動閥門由于其價格適中及方便使用的特點，被得到廣泛應用。在工業(yè)領域，手動閥門的狀態(tài)大多數(shù)為“開”、“關”兩種狀態(tài)。手動閥門由于不具備在線閥位識別功能，不能遠程自動判斷開關狀態(tài)。目前，存在無線或有線的閥門狀態(tài)監(jiān)測裝置。但無線裝置需要布設無線網絡、有線裝置需要鋪設信號線，這兩種模式在在役化工裝置中都不是很好的解決方案。此外，閥門狀態(tài)監(jiān)測裝置的電源問題也需要解決：有線電源方式布線繁瑣，而電池方式不持久。因此，本文主要論述手動閥門閥位識別裝置，在解決布線、布網及供電問題的前提下，實現(xiàn)手動閥門閥位自動識別并上傳。

關鍵詞：手動閥門? 閥門閥位監(jiān)測? 閥門閥位裝置

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0037-02

手動閥門每時每刻都在工作的“盲閥”，遠程控制中心或工廠管理層無法實時監(jiān)測其工作狀態(tài)，需人工檢查、記錄并上報。這些“盲閥”已成為裝置管道介質傳送的一大隱患。據(jù)統(tǒng)計，全球50%的閥門事故來自于閥門的無閥位監(jiān)測功能。本文研究現(xiàn)有技術的不足之處，以達到實施便捷、造價較低，無需考慮通訊信號的布線，實現(xiàn)手動閥門的電子化監(jiān)管，解決手動閥門的“盲操”問題。

1? 手動閥門閥位監(jiān)測識別裝置特征

閥位識別裝置包括有主體部分、鎖止卡扣以及鑰匙，主體部分固定在閥門手輪上，主體部分上設置有鑰匙孔以及鎖桿，用鑰匙插入鎖眼以驅動鎖桿。鎖桿上設置有兩個觸點，分別是鎖桿上觸點和鎖桿下觸點，鎖桿上觸點和鎖桿下觸點上分別設置有RFID帶。鎖止卡扣的凹槽里分布有RFID帶，與鎖桿上的RFID帶配合使用。

鎖止卡扣由螺栓固定在閥門閥桿上，鑰匙上設置有RFID信號讀取裝置，RFID信號讀取裝置內置電池，可進行充電或更換電池。讀取并儲存當前閥位識別裝置的開關狀態(tài)，監(jiān)測手動閥門狀態(tài)信息的監(jiān)測軟件安裝在計算機終端，讀取并監(jiān)測鑰匙內的信息。在監(jiān)測軟件里可以繪制管道閥門分布圖，顯示每個閥門的開關和鎖定狀態(tài)。鎖桿上的上下兩個觸點的距離可調整，以在一定范圍內適應不同長度的閥桿。有識別閥位的閥位識別裝置由工程塑料制成。

2? 手動閥門閥位監(jiān)測識別裝置益處分析

研究手動閥門閥位監(jiān)測識別裝置，鑒于它可以為實際企業(yè)生產帶來實際的益處，具體表現(xiàn)為：（1）手動閥門狀態(tài)讀取裝置，無需電源、無需考慮通訊信號的布線;（2）RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性，因此采用的RFID通訊方式，抗污染能力和耐久性好，非常適用于惡劣的化工現(xiàn)場生產環(huán)境。而且具有體積小型化、形狀多樣化，以及數(shù)據(jù)內容可經由密碼保護的優(yōu)點。（3）手動閥門狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)軟件，可實現(xiàn)手動閥門的電子化監(jiān)管，解決手動閥門的“盲操”問題，填補相關領域的空白。（4）整體實施方案，造價較低。（5）重量輕，易于安裝。（6）工程塑料制作，在緊急情況下易破壞，不會影響應急操作。

3? 手動閥門閥位監(jiān)測識別裝置實施方式

手動閥門閥位監(jiān)測識別裝置（如圖1），包括有識別閥位的閥位識別裝置以及監(jiān)測手動閥門狀態(tài)信息的監(jiān)測軟件，閥位識別裝置包括主體部分1、鎖止卡扣5、鑰匙三個部分。閥位識別裝置與手動閥門是獨立的，其主體部分1由螺栓固定在閥門手輪6上，鎖止卡扣5由螺栓固定在閥門閥桿7上，均可方便拆卸。另外配有一把鑰匙，鑰匙本質上是一個RFID信號讀取裝置，有兩個功能，一是讀取閥位識別裝置的編碼，確定當前閥位識別裝置是否可解鎖操作;二是讀取并存儲當前閥位識別裝置的開關狀態(tài)。該便攜式閥位信號讀取裝置內置電池，可進行充電或更換電池。由操作人員攜帶鑰匙對手動閥門進行操作，既可以防止閥門被無關人員誤操作，又可以得到手動閥門的狀態(tài)（即閥位）信息。然后由閥位信息收集終端讀取電子里的閥位信息，并自動傳入手動閥門狀態(tài)監(jiān)測軟件，實現(xiàn)手動閥門的在線監(jiān)管。

鎖止卡扣5的凹槽里分布有RFID帶，其與鎖桿上的RFID帶配合使用。主體部分1帶有鑰匙孔2即鎖眼，用鑰匙插入鎖眼以驅動鎖桿;鎖桿的水平行程較長，以在一定范圍內適應不同直徑的手輪;鎖桿的上下兩個觸點，分別是鎖桿上觸點、鎖桿下觸點 ，并且兩個觸點分別帶有RFID帶，以提供位置信息。鎖桿上下兩個觸點的距離可調整，以在一定范圍內適應不同長度的閥門閥桿7。當鎖定時，鎖桿的上下兩個觸點，分別與鎖止卡扣5上的RFID帶接觸，實現(xiàn)信號帶的閉合，從而實現(xiàn)“開”、“關”狀態(tài)的定位。

在監(jiān)測軟件里可以繪制廠區(qū)閥門分布圖，顯示每個閥門的開關和鎖定狀態(tài)。進一步地，可以每次開關閥門時，為鑰匙指定使用人，故在軟件里可以查看每個閥門的歷史操作記錄及操作人，便于監(jiān)管。

安裝手動閥門閥位識別裝置時，使用兩顆螺栓穿過閥位識別裝置的主體部分，在閥門手輪6的背面擰緊，將裝置主體部分1固定在閥門手輪6上;使用三顆螺栓將鎖止卡扣6固定在閥門閥桿7上;調整鎖桿上上下兩個觸點的距離，以使其在閥門開、關到位時，分別能正好卡到鎖止卡扣里。

將閥門手輪6擰到開或者關的狀態(tài)，鑰匙插入鎖眼，當鑰匙與閥位識別裝置的信息匹配時，可轉動鑰匙，將鎖桿推出，鎖桿上的觸點與卡扣上的RFID帶接觸，鑰匙即可讀取“開”、“關”狀態(tài)信息。讀取后的信息放入鑰匙的內存，通過USB接口與電腦相連，鑰匙內存中的信息被上傳到手動閥門狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，在辦公室內就能了解現(xiàn)場手動閥門的狀態(tài)，方便監(jiān)控。

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