一种用于ESD阀门的机械限位式PST气动执行装置及测试方法与流程

本发明属于阀门测试装置，具体涉及一种用于esd阀门的机械限位式pst气动执行装置及测试方法。

背景技术：

1、紧急切断阀(esd阀)又称安全切断阀，是在遇到突发情况时，阀门会迅速关闭或者打开，以避免事物发生的一类阀门，是避免各类事故发生的重要保证。通常情况下，esd阀故障位置为fc，即正常运行时阀门全开，失去气源后阀门全关。当对应安全完整等级为sil2级及以上的安全仪表功能，如果工艺包有要求或阀门检测时间间隔小于装置检修周期时，气动切断阀形式的执行机构需要配置pst功能。pst功能的目的主要有以下三方面：

2、第一，在sil回路运算中延长阀门全行程测试的ti周期；

3、第二，提供真实有效的阀门诊断信息；

4、第三，全面检测esd功能时阀门及相关附件的性能。

5、目前，现有产品pst功能的主要实现方式是：通过智能定位器实现4-20ma信号控制执行机构气缸内气体压力的大小，从而控制阀门开关。4ma对应阀门全关，20ma对应阀门全开。当需要进行pst测试时，智能定位器收到测试指令，逐步降低输出信号至设定值(如16ma)，同时伴随气缸内气体压力逐渐下降，阀门在弹簧力的作用下向关闭方向运动，当信号降低至设定值且定位器捕捉阀门达到pst位置后开始增大输出信号至20ma。同时，伴随气缸内气体压力逐渐上升，阀门恢复至全开，pst过程结束。

6、虽然上述过程能够较好地实现pst功能，但仍存在如下问题：

7、第一，若esd阀门长时间不动作导致阀门关闭扭矩增加，在进行pst测试时，定位器输出信号降低(气缸内压力下降)而阀门不动作，系统报警，判定阀门故障，若将输出信号继续降低，阀门开始动作，阀门无需检修，造成误报警。

8、第二，在esd阀门扭矩增加的条件下，如果定位器输出信号继续降低促使阀门动作，阀门的关闭角度会超过预设值，造成形成过载，导致系统误停车。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明的目的在于提供一种能够稳定实现pst的系统，解决esd阀的pst动作过程中因行程过载导致的系统停车，以及pst过程中的误报警的问题。

3、(二)技术方案

4、为解决上述技术问题，本发明提供一种用于esd阀门的机械限位式pst气动执行装置及测试方法，所采取的具体技术方案如下：

5、一种用于esd阀门的机械限位式pst气动执行装置，该气动执行装置包括控制气路通断、收集和反馈动作信息的控制机构，以及执行测试的执行机构；所述执行机构包括串联式连接的主气缸5和辅助气缸1，以及扭矩件9；主气缸5和辅助气缸1通过分隔盘4连接；辅助气缸1的活塞杆通过分隔盘4伸入到主气缸5缸体内，限制主气缸5活塞杆的伸缩范围；所述扭矩件9中部与待测esd阀门的转轴固定连接，两端分别与位于待测esd阀门两侧的主气缸5活塞杆末端连接，主气缸5通过伸缩活塞杆改变扭矩件9的转动角度进而实现对待测esd阀门测试行程的控制。

6、优选地，分隔盘4上设有位置传感器6，辅助气缸1的活塞杆上固定有感应板3；辅助气缸1的活塞杆带动感应板3运动并触发位置传感器6测试条件生成信号。

7、更优选地，在辅助气缸1的活塞杆上安装有垫片，通过改变垫片的数量改变辅助气缸1活塞杆伸入到主气缸5缸体内的长度。

8、优选地，所述执行机构还包括为主气缸5供气的主管路，以及为辅助气缸6供气的辅助管路。

9、更优选地，所述控制机构包括plc控制系统、回讯器18、安装在主管路上的主气缸电磁阀12和主气缸气控阀17、安装在辅助管路上的辅助气缸电磁阀13和辅助气缸气控阀14；所述回讯器18与待测esd阀门转轴连接；plc控制系统与主气缸电磁阀12、主气缸气控阀17、辅助气缸电磁阀13、辅助气缸气控阀14以及回讯器18电性连接或信号连接。

10、更优选地，在辅助管路上还设有压力传感器15；所述压力传感器15与plc控制系统电性连接或信号连接。

11、更优选地，还包括供气源和过滤减压阀10；所述供气源与过滤减压阀10连接，过滤减压阀10通过输气管路与并联的主管路和辅助管路连接。

12、优选地，其特征在于，所述主气缸5和辅助气缸1的缸筒内径相同，并采用径向密封。

13、优选地，所述主气缸5包括缸筒、主气缸活塞7和弹簧8；主气缸活塞7包括一体连接的活塞和活塞杆，所述活塞为圆盘型活塞；弹簧8的两端分别与活塞和缸筒端盖内侧面抵接。

14、本发明的另一目的是提供一种利用以上任一所述气动执行装置的测试方法，该方法的步骤如下：

15、(1)在待测esd阀门安装在气动执行装置上后，开启主气缸电磁阀12和主气缸气控阀17，主气缸进气推动活塞杆带动扭矩件9转动，使esd阀门转动至全开，回讯器18向plc控制系统反馈阀门全开信号；

16、(2)打开辅助气缸电磁阀13和辅助气缸气控阀14向辅助气缸1内供气，辅助气缸活塞2伸出带动感应板3运动并触发位置传感器6向plc控制系统发送测试条件生成信号；

17、(3)辅助气缸1内压力到达预设值后，关闭主气缸电磁阀12，主气缸5排气，待测esd阀门自动关闭至pst测试位置，待测esd阀门转动到位后回讯器18向plc控制系统发送到位信号；

18、(4)开启主气缸电磁阀12，活塞杆推动扭矩件9带动待测esd阀门转动至全开位置，待测esd阀门转动到位后回讯器18向plc控制系统发送到位信号

19、(5)关闭辅助气缸电磁阀13，辅助气缸1排气，活塞杆复位，pst过程结束。

20、名词解释：

21、1.pst：部分行程测试(partial stroke testing)。

22、2.esd：紧急切断(emergency shutdown device)。

23、3.fc：故障位置关(fail close)。

24、4.sil2：国际标准iec 61508中定义的第二级安全完整性等级

25、5.回讯器：阀门回讯器是自动阀门位置和信号反馈的一种现场仪表。用于检测和监视汽缸式阀门或其他汽缸式执行机构内部活塞运动位置。

26、6.plc：可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)，一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。

27、(三)有益效果

28、与现有技术相比，本发明获得的有益效果为：

29、本发明通过机械限位的方式来限制部分行程测试的esd阀开关位置，相对于传统定位器控制的部分行程测试，从根本上解决了误报警和行程过载的问题。具体地，本发明创造性地通过分隔盘将气缸分割为主气缸部分和辅助气缸部分。主气缸部分的活塞杆伸出对esd阀门的转动进行限制，而辅助气缸的活塞杆伸入到主气缸内对主气缸活塞杆的运动行程进行限制，从而通过这种机械限位的方式准确地限制esd阀门转动的行程，有效防止其发生行程过载。同时，在测试过程中，主气缸活塞杆推到esd阀门至测试位置，消除因长时间关闭而导致的扭矩增加，避免误报警情况的发生。

30、在辅助气缸的活塞杆组件中设有感应板，在分隔盘位置设有位置传感器。当感应板在辅助气缸活塞杆带动下运动至预定位置时触发位置传感器，进而实现精确的行程控制。同时，通过在气缸活塞杆上安装不同数量的垫片来控制辅助气缸活塞杆伸入到主气缸内的长度，从而调整主气缸活塞杆的行程范围。此外，本发明的pst气动执行装置还具有结构合理、运行稳定、外形美观和拆装方便等优点。