一種新型氣動閥門在中藥提取中的應用

謝權煥

（中鹽內蒙古化工股份有限公司，內蒙古 呼和浩特 010000）

本文將主要介紹該種閥門在中藥企業中的實際應用，希望能夠為我國的中藥企業自動化生產系統中的閥門設計提供一定可參考性意見。

1 設計背景

在實際的生產過程中，往往都是通過遠程控制，采用流量計對加注藥劑流量進行計量工作，同時，調控電動閥門的制藥溶劑流量，保障整個系統的自動化，實現制藥過程中制藥溶劑能夠精準添加。但是，過去的電動閥門往往不能在接收命令后的第一時間閉合，閉合與開啟速度都較慢，這就直接導致了制藥溶劑的流量難以得到把控。

2 新型氣動閥門

2.1 閥門結構

新型氣動閥門與傳統的閥門完全不同，從外觀到內部結構都進行了較大程度的更新升級。該種閥門的上部分，為執行機構；中間部分，為氣缸；下部分，則是供液態物質流入流出的閥體。整個閥門通過閥芯連桿完成閥門開關活動，同時，閥門也可以根據中藥企業的制藥環境選擇不同的閥門材質。閥芯和閥座也有專門的材料，能夠在工作過程中，承受一定強度的沖擊力。同時，閥門關閉時，也可以保障其密閉性，避免泄漏事故發生。新型氣動閥門結構見圖1。

2.2 工作原理

在制藥過程中，可以通過DCS 自動控制系統，向閥門發出指令，新型氣動閥門二位五通電磁閥線圈相應動作，壓縮空氣從閥門進氣口進入氣缸上部或下部，進而，利用氣壓推動氣缸內的活塞上下運動，同時，帶動閥芯連桿，有閥芯連桿控制閥門的開關活動。壓縮的空氣凈化工作也要融合到整個生產系統中，通過調控調節閥，將氣壓控制在0.6MP 以上，避免閥門在開關活動中出現半開的情況。同時，由于閥門控制的動力也源于氣壓而非電動，極大程度的縮小了發生爆炸的可能性。閥門的開啟速率也得到了保障，可以在短時間內完成開啟與關閉動作，可以有效地調控整個生產過程中制藥溶劑的流量。

圖1

2.3 閥門型號

氣動閥門型號根據控制管路人口處的管道通徑確定。閥門通徑不宜過小，通徑一般設計在DN25 ～DN65 較好。

3 應用實踐

氣動閥門也可以融入整個自動生產系統中，滿足中藥企業整個生產流程的自動化，有效降低了由于手動操作而產生事故的概率。溶劑添加量控制系統組成見圖2。

圖2

3.1 工藝流程

圖3

制藥溶劑存放于制藥溶劑儲罐內，制藥溶劑儲罐內的液態制藥溶劑通過制藥溶劑管道泵加壓進入提取罐。目前，中藥企業的制藥車間主要的提取設備為提取罐、過濾器以及提取液貯罐等，將中藥材完全侵入飲用水中，并進行加熱，進而完成提取工作，主要以投料自動控制、飲用水進水量計量控制、提取溫度均勻控制、收集揮發油自動控制、出藥結束判斷、堵料自動控制、出渣系統接口控制、罐底鎖與罐底開啟裝置的聯鎖與保護等為主要控制目標。實現功能：提取罐罐內、夾套壓力顯示；有效調控材料投放、飲用水進水量的計量；精準控制藥材的浸泡、保溫、升溫、煎煮溫度、間歇時間；出料控制，堵料反沖控制、雙聯過濾器放液切換；生產過程報表、實時報表及曲線、歷史報表及曲線、報警、手自動轉換等功能；罐底出渣門、鎖、罐底開啟裝置的聯鎖與保護。這些工作的參數設計往往需要工作人員具備較高的專業水準。

3.2 控制線路

在中藥企業中，對整個生產過程的調控往往都是由工業以太網或者其他通訊方式實現DCS 系統與上位機之間的聯系，通過繼電器內硬接線將DCS 系統與控制箱相連，再與氣動閥門二位五通閥線圈相連。

3.3 控制原理

氣動閥門上的二位五通電磁閥的開關控制由制藥過程中的DCS 系統，通過DCS 系統向電控箱內固態繼電器發送開關命令，進而完成氣動閥門的開關動作。通過DCS 在制藥過程中的運算，往往可以較好地調控固態繼電器，調控繼電器的直接影響就是氣動閥門擁有較強的可控性。在保障氣動閥門的可控性后，通過測量計算等方式，計算出特定重要所需制藥溶劑的流量，構建精確的閥門開關規律，以保障只要流量能夠得到良好控制。整個過程中對繼電器的要求極高，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反復開關后，會直接導致整個繼電器燒毀短路。在整個系統中采用固態繼電器可以有效避免上述問題，可以滿足反復開關的需求，能夠完美完成控制器I/O 信號的傳輸工作。每個生產系統溶劑液位和液體制藥溶劑儲罐體積不同。同時，在設定制藥溶劑的添加量的數據時，也要根據中藥企業生產所處的客觀環境進行合理調控，并且在生產的過程中，也要加強整個生產過程的監控，保障制藥溶劑添加量能夠隨著生產狀態變化而即使變化，保障制藥溶劑能夠合理有效地應用于制藥過程中，液位高度與進液泵運行時間成正相關。

3.4 人機界面

DCS 系統中的各項運作數據需要根據整個控制系統的實際需求完成編寫。以某制藥廠中藥提取為例，人機界面見圖4。

界面中即制藥溶劑流量的標定值， 需要通過專業人員仔細測量并標定，確定閥門常開時制藥溶劑的流量。在確定只要溶劑流量后，操作員就不可輕易更改，但是，可以在規定的范圍內輸入設定值，保障整個重要生產程序能夠滿足只要需求。在整個系統中，每個氣動閥門都需要有對應的開關，并且要避免各閥門之間共用同一開關。系統運行過程中，在相應的控制界面點擊相應的開關，發出命令，再由DCS 系統將命令傳輸給各既定設備，進而完成制藥溶劑的精準調控。

圖4

4 結語

新型的電磁氣動閥門，主要使用過二位五通電磁閥線圈與DCS 系統相連，由DCS 系統傳輸命令，執行開關活動。該氣動閥門由于是通過氣壓完成作業，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。在整個中藥的生產活動中，根據中藥生產車間所在環境以及制藥溶劑的用量需求，一般采用DN25 ～ND65 的閥門通徑。該氣動閥門應用于制藥廠中藥提取效果較好，能實現制藥溶劑添加量的精確控制，克服了電動閥防爆要求高的缺點。根據實際應用情況改進后，可推廣到其他制藥廠。