謝權(quán)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(shí)際應(yīng)用，希望能夠?yàn)槲覈闹兴幤髽I(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中的閥門設(shè)計(jì)提供一定可參考性意見。

1 設(shè)計(jì)背景

在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，往往都是通過遠(yuǎn)程控制，采用流量計(jì)對(duì)加注藥劑流量進(jìn)行計(jì)量工作，同時(shí)，調(diào)控電動(dòng)閥門的制藥溶劑流量，保障整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)制藥過程中制藥溶劑能夠精準(zhǔn)添加。但是，過去的電動(dòng)閥門往往不能在接收命令后的第一時(shí)間閉合，閉合與開啟速度都較慢，這就直接導(dǎo)致了制藥溶劑的流量難以得到把控。

2 新型氣動(dòng)閥門

2.1 閥門結(jié)構(gòu)

新型氣動(dòng)閥門與傳統(tǒng)的閥門完全不同，從外觀到內(nèi)部結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了較大程度的更新升級(jí)。該種閥門的上部分，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)；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(gè)閥門通過閥芯連桿完成閥門開關(guān)活動(dòng)，同時(shí)，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(qiáng)度的沖擊力。同時(shí)，閥門關(guān)閉時(shí)，也可以保障其密閉性，避免泄漏事故發(fā)生。新型氣動(dòng)閥門結(jié)構(gòu)見圖1。

2.2 工作原理

在制藥過程中，可以通過DCS 自動(dòng)控制系統(tǒng)，向閥門發(fā)出指令，新型氣動(dòng)閥門二位五通電磁閥線圈相應(yīng)動(dòng)作，壓縮空氣從閥門進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸上部或下部，進(jìn)而，利用氣壓推動(dòng)氣缸內(nèi)的活塞上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，帶動(dòng)閥芯連桿，有閥芯連桿控制閥門的開關(guān)活動(dòng)。壓縮的空氣凈化工作也要融合到整個(gè)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(guān)活動(dòng)中出現(xiàn)半開的情況。同時(shí)，由于閥門控制的動(dòng)力也源于氣壓而非電動(dòng)，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(shí)間內(nèi)完成開啟與關(guān)閉動(dòng)作，可以有效地調(diào)控整個(gè)生產(chǎn)過程中制藥溶劑的流量。

圖1

2.3 閥門型號(hào)

氣動(dòng)閥門型號(hào)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(shè)計(jì)在DN25 ～DN65 較好。

3 應(yīng)用實(shí)踐

氣動(dòng)閥門也可以融入整個(gè)自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)中，滿足中藥企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化，有效降低了由于手動(dòng)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(chǔ)罐內(nèi)，制藥溶劑儲(chǔ)罐內(nèi)的液態(tài)制藥溶劑通過制藥溶劑管道泵加壓進(jìn)入提取罐。目前，中藥企業(yè)的制藥車間主要的提取設(shè)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(jìn)行加熱，進(jìn)而完成提取工作，主要以投料自動(dòng)控制、飲用水進(jìn)水量計(jì)量控制、提取溫度均勻控制、收集揮發(fā)油自動(dòng)控制、出藥結(jié)束判斷、堵料自動(dòng)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(hù)等為主要控制目標(biāo)。實(shí)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(jìn)水量的計(jì)量；精準(zhǔn)控制藥材的浸泡、保溫、升溫、煎煮溫度、間歇時(shí)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(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)表及曲線、歷史報(bào)表及曲線、報(bào)警、手自動(dòng)轉(zhuǎn)換等功能；罐底出渣門、鎖、罐底開啟裝置的聯(lián)鎖與保護(hù)。這些工作的參數(shù)設(shè)計(jì)往往需要工作人員具備較高的專業(yè)水準(zhǔn)。

3.2 控制線路

在中藥企業(yè)中，對(duì)整個(gè)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(shí)現(xiàn)DCS 系統(tǒng)與上位機(jī)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(dòng)閥門二位五通閥線圈相連。

3.3 控制原理

氣動(dòng)閥門上的二位五通電磁閥的開關(guān)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(guān)命令，進(jìn)而完成氣動(dòng)閥門的開關(guān)動(dòng)作。通過DCS 在制藥過程中的運(yùn)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(dòng)閥門擁有較強(qiáng)的可控性。在保障氣動(dòng)閥門的可控性后，通過測量計(jì)算等方式，計(jì)算出特定重要所需制藥溶劑的流量，構(gòu)建精確的閥門開關(guān)規(guī)律，以保障只要流量能夠得到良好控制。整個(gè)過程中對(duì)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(shí)反復(fù)開關(guān)后，會(huì)直接導(dǎo)致整個(gè)繼電器燒毀短路。在整個(gè)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(fù)開關(guān)的需求，能夠完美完成控制器I/O 信號(hào)的傳輸工作。每個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)溶劑液位和液體制藥溶劑儲(chǔ)罐體積不同。同時(shí)，在設(shè)定制藥溶劑的添加量的數(shù)據(jù)時(shí)，也要根據(jù)中藥企業(yè)生產(chǎn)所處的客觀環(huán)境進(jìn)行合理調(diào)控，并且在生產(chǎn)的過程中，也要加強(qiáng)整個(gè)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(yīng)用于制藥過程中，液位高度與進(jìn)液泵運(yùn)行時(shí)間成正相關(guān)。

3.4 人機(jī)界面

DCS 系統(tǒng)中的各項(xiàng)運(yùn)作數(shù)據(jù)需要根據(jù)整個(gè)控制系統(tǒng)的實(shí)際需求完成編寫。以某制藥廠中藥提取為例，人機(jī)界面見圖4。

界面中即制藥溶劑流量的標(biāo)定值， 需要通過專業(yè)人員仔細(xì)測量并標(biāo)定，確定閥門常開時(shí)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(shè)定值，保障整個(gè)重要生產(chǎn)程序能夠滿足只要需求。在整個(gè)系統(tǒng)中，每個(gè)氣動(dòng)閥門都需要有對(duì)應(yīng)的開關(guān)，并且要避免各閥門之間共用同一開關(guān)。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，在相應(yīng)的控制界面點(diǎn)擊相應(yīng)的開關(guān)，發(fā)出命令，再由DCS 系統(tǒng)將命令傳輸給各既定設(shè)備，進(jìn)而完成制藥溶劑的精準(zhǔn)調(diào)控。

圖4

4 結(jié)語

新型的電磁氣動(dòng)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(guān)活動(dòng)。該氣動(dòng)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(gè)中藥的生產(chǎn)活動(dòng)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(dòng)閥門應(yīng)用于制藥廠中藥提取效果較好，能實(shí)現(xiàn)制藥溶劑添加量的精確控制，克服了電動(dòng)閥防爆要求高的缺點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況改進(jìn)后，可推廣到其他制藥廠。