手動閥門閥位監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。在工業領域，手動閥門的狀態大多數為“開”、“關”兩種狀態。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。目前，存在無線或有線的閥門狀態監測裝置。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，閥門狀態監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測其工作狀態，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。據統計，全球50%的閥門事故來自于閥門的無閥位監測功能。本文研究現有技術的不足之處，以達到實施便捷、造價較低，無需考慮通訊信號的布線，實現手動閥門的電子化監管，解決手動閥門的“盲操”問題。

1? 手動閥門閥位監測識別裝置特征

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，監測手動閥門狀態信息的監測軟件安裝在計算機終端，讀取并監測鑰匙內的信息。在監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。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? 手動閥門閥位監測識別裝置益處分析

研究手動閥門閥位監測識別裝置，鑒于它可以為實際企業生產帶來實際的益處，具體表現為：（1）手動閥門狀態讀取裝置，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場生產環境。而且具有體積小型化、形狀多樣化，以及數據內容可經由密碼保護的優點。（3）手動閥門狀態監測系統軟件，可實現手動閥門的電子化監管，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? 手動閥門閥位監測識別裝置實施方式

手動閥門閥位監測識別裝置（如圖1），包括有識別閥位的閥位識別裝置以及監測手動閥門狀態信息的監測軟件，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。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（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監測軟件，實現手動閥門的在線監管。

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，實現信號帶的閉合，從而實現“開”、“關”狀態的定位。

在監測軟件里可以繪制廠區閥門分布圖，顯示每個閥門的開關和鎖定狀態。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，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監測系統，在辦公室內就能了解現場手動閥門的狀態，方便監控。

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