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在无数工厂车间、供水泵站、供热管廊中,我们依然能看到这样一个场景:老师傅手持笨重的F扳手,费力地转动着一个个巨大的手轮,凭借经验控制着管道中介质的流量。这不仅是一项“力气活”,更隐藏着等诸多痛点。尤其在自动化、智能化成为主流趋势的今天,这些手动阀门已成为企业提质增效的“最后一公里”障碍。
将手动阀门升级改造为自动控制阀门,并无缝集成到现有的PLC(可编程逻辑控制器)或DCS(分布式控制系统)中,不再是大型企业的“专利”,而是一项技术成熟、性价比高、回报显著的通用解决方案。
效率之困:人工操作缓慢,无法满足现代流程工业对快速启闭或精确调节的需求,尤其在应急工况下,可能错过最佳处理时机。
精度之殇:“凭感觉”调节开度,流量、压力、温度等工艺参数控制粗糙,导致产品质量不稳定、能源浪费(如过度的加热或冷却)。
成本之重:大量依赖人工现场操作,尤其是在阀门分布分散的厂区,巡检和操作人员的人力成本和时间成本居高不下。
数据之缺:阀门状态(开度、开关到位信号)无法上传至中控室,过程控制缺乏关键数据支撑,管理决策如同“盲人摸象”,难以实现数字化运维。
手动阀改自动阀的核心,并非更换阀门本体,而是在保留原有阀门(如闸阀、蝶阀、球阀、截止阀)的基础上,为其加装一套电动或气动执行机构。这套机构就是阀门的“肌肉”和“大脑”。
电动执行器:主流选择。通过电机驱动,接收控制系统的电信号来精确控制阀门的旋转或直线运动。适合绝大多数远程控制场景。
气动执行器:以压缩空气为动力源,结构简单、动作速度快、防爆性能优异,常用于石油、化工等有防爆要求的场合。
关键一步:选型匹配。必须根据原阀门的扭矩(或推力)、口径、行程时间等参数,选择力矩和输出速度相匹配的执行器,确保“带得动”、“控得准”。
让新加装的自动阀门成为整个自动化系统的一个有机组成部分,是实现价值最大化的关键。其与PLC/DCS的联动主要通过布线连接与信号交互来实现。
控制信号(下行指令):PLC/D控制系统根据工艺逻辑(如液位超高、温度超标)或操作员指令,向执行器发出控制信号。
模拟量信号(AO):最常用,通常是4-20mA或0-10V的信号,用于对阀门进行无级调节,精确控制其开到任意百分比的开度。
反馈信号(上行状态):执行器将阀门的真实状态反馈给PLC/DCS系统,形成闭环控制,让中控室“看得见”。
开关量反馈(DI):反馈“全开到位”和“全关到位”信号,防止电机过力距损坏。
模拟量反馈(AI):反馈阀门的实时开度信号(4-20mA),使画面上的阀位显示与现场实际位置完全一致。
报警信号(DI):执行器故障、电源丢失、过扭矩等异常情况即时报警,提升系统可靠性。
集成效果:改造完成后,操作员只需在中控室电脑的DCS画面上轻轻一点,或者由PLC程序自动根据工艺参数变化,即可远程、精准、实时地控制远方阀门。整个生产流程变得更加流畅、透明和高效。
提升自动化水平:实现“无人值守”或“少人巡检”,将人力从重复性体力劳动中解放出来。
提高安全性与可靠性:快速响应突发工况,减少生产事故;设备状态实时监控,实现预测性维护。
降低综合成本:虽有一定初期投入,但长期来看,节省的人力、减少的能耗、避免的生产损失将带来显著回报。
打通数据流:为企业的MES(制造执行系统)、数字孪生等更高层次的智能化应用奠定坚实的数据基础。
结语:对手动阀门进行自动化改造,并将其接入PLC/DCS系统,绝非简单的设备更换,而是一次针对生产流程的精细化、数字化、智能化赋能。它技术成熟,投资回报率高,是传统企业迈向“智慧工厂”进程中,一步投入小、见效快的妙棋。
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