一種新型氣動閥門在中藥提取中的應用

謝權煥

（中鹽內(nèi)蒙古化工股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

本文將主要介紹該種閥門在中藥企業(yè)中的實際應用，希望能夠為我國的中藥企業(yè)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中的閥門設計提供一定可參考性意見。

1 設計背景

在實際的生產(chǎn)過程中，往往都是通過遠程控制，采用流量計對加注藥劑流量進行計量工作，同時，調(diào)控電動閥門的制藥溶劑流量，保障整個系統(tǒng)的自動化，實現(xiàn)制藥過程中制藥溶劑能夠精準添加。但是，過去的電動閥門往往不能在接收命令后的第一時間閉合，閉合與開啟速度都較慢，這就直接導致了制藥溶劑的流量難以得到把控。

2 新型氣動閥門

2.1 閥門結構

新型氣動閥門與傳統(tǒng)的閥門完全不同，從外觀到內(nèi)部結構都進行了較大程度的更新升級。該種閥門的上部分，為執(zhí)行機構；中間部分，為氣缸；下部分，則是供液態(tài)物質(zhì)流入流出的閥體。整個閥門通過閥芯連桿完成閥門開關活動，同時，閥門也可以根據(jù)中藥企業(yè)的制藥環(huán)境選擇不同的閥門材質(zhì)。閥芯和閥座也有專門的材料，能夠在工作過程中，承受一定強度的沖擊力。同時，閥門關閉時，也可以保障其密閉性，避免泄漏事故發(fā)生。新型氣動閥門結構見圖1。

2.2 工作原理

在制藥過程中，可以通過DCS 自動控制系統(tǒng)，向閥門發(fā)出指令，新型氣動閥門二位五通電磁閥線圈相應動作，壓縮空氣從閥門進氣口進入氣缸上部或下部，進而，利用氣壓推動氣缸內(nèi)的活塞上下運動，同時，帶動閥芯連桿，有閥芯連桿控制閥門的開關活動。壓縮的空氣凈化工作也要融合到整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，通過調(diào)控調(diào)節(jié)閥，將氣壓控制在0.6MP 以上，避免閥門在開關活動中出現(xiàn)半開的情況。同時，由于閥門控制的動力也源于氣壓而非電動，極大程度的縮小了發(fā)生爆炸的可能性。閥門的開啟速率也得到了保障，可以在短時間內(nèi)完成開啟與關閉動作，可以有效地調(diào)控整個生產(chǎn)過程中制藥溶劑的流量。

圖1

2.3 閥門型號

氣動閥門型號根據(jù)控制管路人口處的管道通徑確定。閥門通徑不宜過小，通徑一般設計在DN25 ～DN65 較好。

3 應用實踐

氣動閥門也可以融入整個自動生產(chǎn)系統(tǒng)中，滿足中藥企業(yè)整個生產(chǎn)流程的自動化，有效降低了由于手動操作而產(chǎn)生事故的概率。溶劑添加量控制系統(tǒng)組成見圖2。

圖2

3.1 工藝流程

圖3

制藥溶劑存放于制藥溶劑儲罐內(nèi)，制藥溶劑儲罐內(nèi)的液態(tài)制藥溶劑通過制藥溶劑管道泵加壓進入提取罐。目前，中藥企業(yè)的制藥車間主要的提取設備為提取罐、過濾器以及提取液貯罐等，將中藥材完全侵入飲用水中，并進行加熱，進而完成提取工作，主要以投料自動控制、飲用水進水量計量控制、提取溫度均勻控制、收集揮發(fā)油自動控制、出藥結束判斷、堵料自動控制、出渣系統(tǒng)接口控制、罐底鎖與罐底開啟裝置的聯(lián)鎖與保護等為主要控制目標。實現(xiàn)功能：提取罐罐內(nèi)、夾套壓力顯示；有效調(diào)控材料投放、飲用水進水量的計量；精準控制藥材的浸泡、保溫、升溫、煎煮溫度、間歇時間；出料控制，堵料反沖控制、雙聯(lián)過濾器放液切換；生產(chǎn)過程報表、實時報表及曲線、歷史報表及曲線、報警、手自動轉換等功能；罐底出渣門、鎖、罐底開啟裝置的聯(lián)鎖與保護。這些工作的參數(shù)設計往往需要工作人員具備較高的專業(yè)水準。

3.2 控制線路

在中藥企業(yè)中，對整個生產(chǎn)過程的調(diào)控往往都是由工業(yè)以太網(wǎng)或者其他通訊方式實現(xiàn)DCS 系統(tǒng)與上位機之間的聯(lián)系，通過繼電器內(nèi)硬接線將DCS 系統(tǒng)與控制箱相連，再與氣動閥門二位五通閥線圈相連。

3.3 控制原理

氣動閥門上的二位五通電磁閥的開關控制由制藥過程中的DCS 系統(tǒng)，通過DCS 系統(tǒng)向電控箱內(nèi)固態(tài)繼電器發(fā)送開關命令，進而完成氣動閥門的開關動作。通過DCS 在制藥過程中的運算，往往可以較好地調(diào)控固態(tài)繼電器，調(diào)控繼電器的直接影響就是氣動閥門擁有較強的可控性。在保障氣動閥門的可控性后，通過測量計算等方式，計算出特定重要所需制藥溶劑的流量，構建精確的閥門開關規(guī)律，以保障只要流量能夠得到良好控制。整個過程中對繼電器的要求極高，傳輸命令與接收命令不能只用普通的繼電器，普通的繼電器在長時反復開關后，會直接導致整個繼電器燒毀短路。在整個系統(tǒng)中采用固態(tài)繼電器可以有效避免上述問題，可以滿足反復開關的需求，能夠完美完成控制器I/O 信號的傳輸工作。每個生產(chǎn)系統(tǒng)溶劑液位和液體制藥溶劑儲罐體積不同。同時，在設定制藥溶劑的添加量的數(shù)據(jù)時，也要根據(jù)中藥企業(yè)生產(chǎn)所處的客觀環(huán)境進行合理調(diào)控，并且在生產(chǎn)的過程中，也要加強整個生產(chǎn)過程的監(jiān)控，保障制藥溶劑添加量能夠隨著生產(chǎn)狀態(tài)變化而即使變化，保障制藥溶劑能夠合理有效地應用于制藥過程中，液位高度與進液泵運行時間成正相關。

3.4 人機界面

DCS 系統(tǒng)中的各項運作數(shù)據(jù)需要根據(jù)整個控制系統(tǒng)的實際需求完成編寫。以某制藥廠中藥提取為例，人機界面見圖4。

界面中即制藥溶劑流量的標定值， 需要通過專業(yè)人員仔細測量并標定，確定閥門常開時制藥溶劑的流量。在確定只要溶劑流量后，操作員就不可輕易更改，但是，可以在規(guī)定的范圍內(nèi)輸入設定值，保障整個重要生產(chǎn)程序能夠滿足只要需求。在整個系統(tǒng)中，每個氣動閥門都需要有對應的開關，并且要避免各閥門之間共用同一開關。系統(tǒng)運行過程中，在相應的控制界面點擊相應的開關，發(fā)出命令，再由DCS 系統(tǒng)將命令傳輸給各既定設備，進而完成制藥溶劑的精準調(diào)控。

圖4

4 結語

新型的電磁氣動閥門，主要使用過二位五通電磁閥線圈與DCS 系統(tǒng)相連，由DCS 系統(tǒng)傳輸命令，執(zhí)行開關活動。該氣動閥門由于是通過氣壓完成作業(yè)，往往有較高的閉合、開啟速率，可以精確地控制制藥溶劑的流量。在整個中藥的生產(chǎn)活動中，根據(jù)中藥生產(chǎn)車間所在環(huán)境以及制藥溶劑的用量需求，一般采用DN25 ～ND65 的閥門通徑。該氣動閥門應用于制藥廠中藥提取效果較好，能實現(xiàn)制藥溶劑添加量的精確控制，克服了電動閥防爆要求高的缺點。根據(jù)實際應用情況改進后，可推廣到其他制藥廠。