手动阀门阀位监测识别装置特征及应用
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作者:刘瑶 谭松玲 陈涛涛 邢琳琳 苏峥
摘 要：在工业和民用领域手动阀门由于其价格适中及方便使用的特点，被得到广泛应用。在工业领域，手动阀门的状态大多数为“开”、“关”两种状态。手动阀门由于不具备在线阀位识别功能，不能远程自动判断开关状态。目前，存在无线或有线的阀门状态监测装置。但无线装置需要布设无线网络、有线装置需要铺设信号线，这两种模式在在役化工装置中都不是很好的解决方案。此外，阀门状态监测装置的电源问题也需要解决：有线电源方式布线繁琐，而电池方式不持久。因此，本文主要论述手动阀门阀位识别装置，在解决布线、布网及供电问题的前提下，实现手动阀门阀位自动识别并上传。
关键词：手动阀门 阀门阀位监测 阀门阀位装置
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）01（b）-0037-02
手动阀门每时每刻都在工作的“盲阀”，远程控制中心或工厂管理层无法实时监测其工作状态，需人工检查、记录并上报。这些“盲阀”已成为装置管道介质传送的一大隐患。据统计，全球50%的阀门事故来自于阀门的无阀位监测功能。本文研究现有技术的不足之处，以达到实施便捷、造价较低，无需考虑通讯信号的布线，实现手动阀门的电子化监管，解决手动阀门的“盲操”问题。
1 手动阀门阀位监测识别装置特征
阀位识别装置包括有主体部分、锁止卡扣以及钥匙，主体部分固定在阀门手轮上，主体部分上设置有钥匙孔以及锁杆，用钥匙插入锁眼以驱动锁杆。锁杆上设置有两个触点，分别是锁杆上触点和锁杆下触点，锁杆上触点和锁杆下触点上分别设置有RFID带。锁止卡扣的凹槽里分布有RFID带，与锁杆上的RFID带配合使用。
锁止卡扣由螺栓固定在阀门阀杆上，钥匙上设置有RFID信号读取装置，RFID信号读取装置内置电池，可进行充电或更换电池。读取并储存当前阀位识别装置的开关状态，监测手动阀门状态信息的监测软件安装在计算机终端，读取并监测钥匙内的信息。在监测软件里可以绘制管道阀门分布图，显示每个阀门的开关和锁定状态。锁杆上的上下两个触点的距离可调整，以在一定范围内适应不同长度的阀杆。有识别阀位的阀位识别装置由工程塑料制成。
2 手動阀门阀位监测识别装置益处分析
研究手动阀门阀位监测识别装置，鉴于它可以为实际企业生产带来实际的益处，具体表现为：（1）手动阀门状态读取装置，无需电源、无需考虑通讯信号的布线;（2）RFID对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性，因此采用的RFID通讯方式，抗污染能力和耐久性好，非常适用于恶劣的化工现场生产环境。而且具有体积小型化、形状多样化，以及数据内容可经由密码保护的优点。（3）手动阀门状态监测系统软件，可实现手动阀门的电子化监管，解决手动阀门的“盲操”问题，填补相关领域的空白。（4）整体实施方案，造价较低。（5）重量轻，易于安装。（6）工程塑料制作，在紧急情况下易破坏，不会影响应急操作。
3 手动阀门阀位监测识别装置实施方式
手动阀门阀位监测识别装置（如图1），包括有识别阀位的阀位识别装置以及监测手动阀门状态信息的监测软件，阀位识别装置包括主体部分1、锁止卡扣5、钥匙三个部分。阀位识别装置与手动阀门是独立的，其主体部分1由螺栓固定在阀门手轮6上，锁止卡扣5由螺栓固定在阀门阀杆7上，均可方便拆卸。另外配有一把钥匙，钥匙本质上是一个RFID信号读取装置，有两个功能，一是读取阀位识别装置的编码，确定当前阀位识别装置是否可解锁操作;二是读取并存储当前阀位识别装置的开关状态。该便携式阀位信号读取装置内置电池，可进行充电或更换电池。由操作人员携带钥匙对手动阀门进行操作，既可以防止阀门被无关人员误操作，又可以得到手动阀门的状态（即阀位）信息。然后由阀位信息收集终端读取电子里的阀位信息，并自动传入手动阀门状态监测软件，实现手动阀门的在线监管。
锁止卡扣5的凹槽里分布有RFID带，其与锁杆上的RFID带配合使用。主体部分1带有钥匙孔2即锁眼，用钥匙插入锁眼以驱动锁杆;锁杆的水平行程较长，以在一定范围内适应不同直径的手轮;锁杆的上下两个触点，分别是锁杆上触点、锁杆下触点 ，并且两个触点分别带有RFID带，以提供位置信息。锁杆上下两个触点的距离可调整，以在一定范围内适应不同长度的阀门阀杆7。当锁定时，锁杆的上下两个触点，分别与锁止卡扣5上的RFID带接触，实现信号带的闭合，从而实现“开”、“关”状态的定位。
在监测软件里可以绘制厂区阀门分布图，显示每个阀门的开关和锁定状态。进一步地，可以每次开关阀门时，为钥匙指定使用人，故在软件里可以查看每个阀门的历史操作记录及操作人，便于监管。
安装手动阀门阀位识别装置时，使用两颗螺栓穿过阀位识别装置的主体部分，在阀门手轮6的背面拧紧，将装置主体部分1固定在阀门手轮6上;使用三颗螺栓将锁止卡扣6固定在阀门阀杆7上;调整锁杆上上下两个触点的距离，以使其在阀门开、关到位时，分别能正好卡到锁止卡扣里。
将阀门手轮6拧到开或者关的状态，钥匙插入锁眼，当钥匙与阀位识别装置的信息匹配时，可转动钥匙，将锁杆推出，锁杆上的触点与卡扣上的RFID带接触，钥匙即可读取“开”、“关”状态信息。读取后的信息放入钥匙的内存，通过USB接口与电脑相连，钥匙内存中的信息被上传到手动阀门状态监测系统，在办公室内就能了解现场手动阀门的状态，方便监控。
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