阀门遥控系统阀位反馈装置的关键技术研究

阀门遥控系统阀位反馈装置的关键技术
研究
摘要：随着海洋运输业的快速发展，大型海洋运输船舶的自动化要求越来
越高，主要表现在航行自动化、机械自动化和装卸自动化方面。

而阀门遥控系统
是实现船舶自动化的关键部件。

针对阀门遥控系统阀位反馈装置的研究，本文主
要阐述了液压式阀门遥控系统中直接式阀位反馈装置和间接式阀位反馈装置的关
键技术，分析其结构组成、工作原理及优缺点，合理设计优质的解决方案，对于
阀门遥控系统安全可靠运行有着重要意义，也只有在不断的学习和研究中，开发
新的技术方案，为提高国产船舶设备的技术水平做贡献。

关键词：船舶自动化；阀门遥控；阀位反馈装置；液压
一、绪论
船舶自动化的提高，对于油船、化学品船、集装箱船和散货船等大型船舶有
着非常重要的意义，其中装卸自动化对于这些船舶显得尤为突出，阀门遥控系统
作为船舶压载水系统、货油装卸系统的主要支持系统，其系统的安全可靠和快速
准确反应都有赖于阀门遥控系统的阀位反馈装置，准确反馈阀位状态。

阀位反馈
装置分为直接式反馈装置和间接式反馈装置两类，而间接式反馈装置又分为压力
开关型、流量计型和流量开关+压力开关组合型，了解他们的工作原理及优缺点，是选型的关键，也是保证系统安全运行的前提。

二、阀位反馈装置的关键技术
2.1直接式阀位反馈装置
直接式阀位反馈装置是直接安装与执行器顶部的，其运动机构跟随阀门的运
动行程保持一致，具有实时信号反馈，行程位置真实的特点，目前主要应用的有
两种：马蹄形磁感应式反馈装置和限位开关。

2.1.1马蹄形磁感应式反馈装置
因其外形酷似马蹄得名。

该装置直接安装于执行器顶部，与阀门的阀杆衔接
于同一条中垂线上，永久磁铁跟随阀杆的行程运动，行程到位后触发干簧管导通，进而向控制系统反馈阀门位置信号。

具有非接触式检测、无触点输出、操作寿命长、反应速度快、位置准确的特点。

2.1.2限位开关
目前直接式阀位反馈装置，通常普遍使用的是限位开关。

工作原理是限位开
关直接安装于驱动执行器顶部，凸轮跟随阀杆的旋转动作，在阀门开或关的行程
位置到了之后，凸轮触碰开或关的触点，直接反馈开关量触点信号至控制系统，
从而指示阀门的开或关状态。

反馈阀门位置的准确度，关键在于准确调节凸轮的
位置，一般调节位置在阀门到位前1°左右，待系统接收到反馈信号后，PLC逻
辑上延迟停止动作1~2秒。

如果凸轮调节的位置提前太多，阀门实际位置未到位，系统接收的将是假信号；如果凸轮调节的位置太滞后，阀门实际位置已到位，但
是反馈装置无法触发触点，系统接收不到反馈信号，会导致误报警。

2.2间接式阀位反馈装置
间接式阀门反馈装置主要是指该装置不直接作用于执行器上，通过测量与执
行器的相关数据，进而判断阀门的开关状态。

一般分为压力开关型、流量计型、
流量开关+压力开关型。

2.2.1压力开关型反馈装置
液压执行器在阀门开关过程之中，通过压力开关测量管路中的压力，如果压
力持续升高，说明执行器行程到位，由此判断阀门开关到位，进而向阀控系统反
馈开关信号。

压力开关的可靠质量，管路的通畅是该反馈装置正常工作运行的前提，PLC
模块程序在设计此类反馈信号逻辑时，如果开/关阀门的指令发出之后，超出阀
门最长的理论行程时间，此时应反馈系统报警信号。

在这种情况下是由于管路中
建立不起压力，压力开关触点无法触发信号，可能是因为执行器‘A’/‘B’口
通道被旁通，或者管路发生破裂油压泄漏。

2.2.2流量计型反馈装置
此流量计一般为容积式流量计，流量计根据液压执行器的单缸容积一一匹配。

阀门在开关的过程中，由于执行器的缸内容积是固定不变的，通过测量管路中流
过的流量，达到设定的流量之后，反馈阀位信号至控制系统。

流量计的应用关键
在于执行器的容积准确计算，流量计内部齿轮转速比的正确选择，其次执行器质
量需要可靠，不能有明显的内漏现象，执行器的内漏或管路的滴漏会使流量计错
误的反馈执行器容积信号给控制系统。

2.2.3流量开关+压力开关反馈装置
该装置是将流量开关和压力开关组合使用，当阀门处于全开时，此时流量开
关(FS)处于闭合状态，压力开关(PS)处于断开状态，点击“阀关”按钮，电磁换
向阀接到指令后进行关阀换向操作，此时管路中有液压油流动，阀门慢慢关闭，
流量开关(FS)自动打开，管道压力慢慢上升，当压力上升到设定值时，压力开关(PS)自动闭合，阀门继续执行关阀动作，当阀门关闭到位后，管道中的液压油停
止流动，流量开关(FS)自动闭合，压力开关(PS)继续保持关闭状态。

当点击“阀开”按钮，电磁换向阀接到指令后进行开阀换向操作，此时管路中有液压油流动，阀门慢慢打开，流量开关(FS)自动打开，管道压力慢慢下降，当压力下降到设定
值时，压力开关(PS)自动断开，阀门继续执行开阀动作,当阀门开阀到位后，管
道中的液压油停止流动，流量开关(FS)自动闭合，压力开关(PS)继续保持断开状态。

在应用的过程中PLC模块对于阀门的位置状态反馈逻辑判断，需要兼顾流量
开关信号和压力开关信号。

阀门开关行程中如有卡死的情况，流量开关不会正常
反馈流量信号，此时系统应给予故障报警；执行器严重内漏或者管路破裂产生泄压，压力开关不会正常反馈压力信号，此时系统应该给予阀门故障报警。

三、实际应用对比
各类阀位反馈装置在阀门遥控系统中也有各自的优缺点，综合实际应用的经验，主要对比显示如表1。

表1 阀位反馈装置实际应用对比
四、结论
作为船舶自动化的一部分，阀门遥控系统扮演着重要的角色，通过分析阀门遥控系统阀位反馈装置的关键技术，熟悉并掌握各类阀位反馈装置的工作原理、特点，是系统方案正确选型的关键。

随着船舶市场的高速发展，以及与日俱增的新技术，只有不断的学习，提高技术水平，才能在方案设计中选择优质的设备，在满足技术要求的前提下，提高系统安全姓，降低系统设备成本。

参考文献
[1]林锐，刘辉，张轩，船舶阀门遥控系统的研究与分析，流体传动与控制，2007.11.
[2]船用压载水遥控阀组控制装置技术条件 GB/T 3659-94.
[3]张海涛，哈建林。

船舶自动化发展趋势。

中国水运，2006.4（5）.
2。