專利名稱：用于分散平衡液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及液體循環(huán)加熱或冷卻系統(tǒng)，且更特別地，本發(fā)明涉及一種用于分散平衡液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)通常采用水或水-二元醇混合物作為加熱和冷卻系統(tǒng)中的熱傳遞介質(zhì)。一些最古老且最常用的典型液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)是蒸汽和熱水散熱器。在大型商用建筑物，如高層設(shè)施和校園設(shè)施中，液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)可包括冷卻水回路和加熱水回路以便既進(jìn)行加熱又進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)。冷卻器和冷卻塔通常被獨(dú)立地或共同地使用以便對(duì)水進(jìn)行冷卻，而鍋爐則通常用于對(duì)水進(jìn)行加熱。此外，許多更大的城市具有行政區(qū)加熱系統(tǒng)，該加熱系統(tǒng)通過(guò)地下管網(wǎng)提供公眾可用的蒸汽和冷卻水。液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)有多種類型，如蒸汽、熱水和冷卻水等。液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)還通常根據(jù)其多個(gè)操作方面而被分類。這些方面可包括流產(chǎn)生方式(強(qiáng)制流或重力流)；溫度(低溫、中溫和高溫)；加壓(低壓、中壓和高壓)；管道布置；和泵送布置。液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)一步被分成一般管道布置類別，如單管或一根管道；雙管蒸汽(直接返回或反向返回)；三管；四管；和系列回路。一些液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)在安裝時(shí)被平衡。然而，出于一些因素，液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)可能難以平衡。典型因素可能包括供應(yīng)管線和返回管線長(zhǎng)度不等和/或與鍋爐的距離更大(更大的距離可能導(dǎo)致壓差更為明顯)。操作者在處理這些類型的壓差時(shí)通常有多種選擇。例如，操作者可能將分布管道壓力降降至最低限度，使用具有平頭特征的泵 (包括位于每個(gè)端子或分支路線處的進(jìn)行平衡和流量測(cè)量的裝置)，和使用在端子處具有較高壓頭損失的控制閥。在一些情況下，可通過(guò)比例方法對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平衡，而在其他情況下，則簡(jiǎn)單地不對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平衡。當(dāng)對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平衡時(shí)，安裝者或操作者通常需要計(jì)算液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)的所需流速和壓差。其后，安裝者或操作者通常需要多次調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)閥，直至網(wǎng)絡(luò)中的壓差和流速處于所需水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明披露了一種用于分散平衡液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)和方法。在第一實(shí)施例中，一種方法包括將多個(gè)閥平衡單元與液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)平衡閥相關(guān)聯(lián)。所述方法還包括利用所述閥平衡單元中的至少一個(gè)閥平衡單元對(duì)所述閥中的至少一個(gè)閥的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)以便對(duì)所述液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平衡。進(jìn)一步地，所述方法包括在調(diào)節(jié)所述設(shè)定值之后將所述多個(gè)閥平衡單元與所述多個(gè)閥脫離關(guān)聯(lián)。在第二實(shí)施例中，一種設(shè)備包括致動(dòng)器、傳感器和控制器。所述致動(dòng)器被構(gòu)造以便調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值。所述傳感器被構(gòu)造以便測(cè)量所述閥的第一側(cè)上的第一壓力和所述閥的第二側(cè)上的第二壓力。所述控制器被構(gòu)造以便指示所述致動(dòng)器調(diào)節(jié)所述閥的所述設(shè)定值，直至所述閥上的所識(shí)別的差壓處于目標(biāo)差壓的第一閾值內(nèi)，且通過(guò)所述閥的所識(shí)別的物質(zhì)流速處于目標(biāo)流速的第二閾值內(nèi)。所述所識(shí)別的差壓基于第一壓力和第二壓力。所述所識(shí)別的流速是通過(guò)所述差壓和閥特性計(jì)算得出的或者由所述傳感器直接測(cè)量得出的。在第三實(shí)施例中，一種系統(tǒng)包括處于液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)閥且包括至少一個(gè)閥平衡單元。所述閥平衡單元(一個(gè)或多個(gè))包括致動(dòng)器、傳感器和控制器。所述致動(dòng)器被構(gòu)造以便調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值。所述傳感器被構(gòu)造以便測(cè)量所述閥的第一側(cè)上的第一壓力和所述閥的第二側(cè)上的第二壓力。所述控制器被構(gòu)造以便指示所述致動(dòng)器調(diào)節(jié)所述閥的所述設(shè)定值，直至所述閥上的所識(shí)別的差壓處于目標(biāo)差壓的第一閾值內(nèi)，且通過(guò)所述閥的所識(shí)別的物質(zhì)流速處于目標(biāo)流速的第二閾值內(nèi)。所述所識(shí)別的差壓基于第一壓力和第二壓力。所述所識(shí)別的流速是通過(guò)所述差壓和閥特性計(jì)算得出的或者由所述傳感器直接測(cè)量得出的。通過(guò)以下附圖、說(shuō)明書和權(quán)利要求書，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解本發(fā)明的其他技術(shù)特征。


為了更完整地理解本發(fā)明的披露內(nèi)容，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的典型液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的典型液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)的附加細(xì)節(jié)； 圖3和圖4示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的典型閥平衡單元；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的用于平衡液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)的典型方法；和圖6示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的用于對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)中的閥進(jìn)行操作的典型方法。
具體實(shí)施例方式在本申請(qǐng)中，下面所討論的圖1至圖6和用于描述本發(fā)明原理的多個(gè)實(shí)施例僅是示例性的且不應(yīng)以任何方式被解釋為限制了本發(fā)明的范圍。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可在任何類型的適當(dāng)布置的裝置或系統(tǒng)中實(shí)施本發(fā)明的原理。此外，還應(yīng)該理解圖中所示元件是出于簡(jiǎn)要且清晰的目的且無(wú)需按比例進(jìn)行繪制。例如，圖中所示一些元件的尺寸相對(duì)于其他元件可能被放大以便幫助理解本發(fā)明文獻(xiàn)中所述的多個(gè)實(shí)施例。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的典型的液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100。圖1所示液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100的實(shí)施例僅是示例性的?？稍诓黄x本發(fā)明披露內(nèi)容范圍的情況下使用液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100的其他實(shí)施例。泵105將水或其他物質(zhì)(例如用于進(jìn)行冷卻和加熱的物質(zhì))供應(yīng)至多個(gè)建筑物 IlOa-IlOc0建筑物IlOa的每層11 經(jīng)由多個(gè)端子閥120a中的一個(gè)端子閥接收水或其他物質(zhì)，而端子閥表示端子單元之前的最后的平衡閥。相似地，建筑物IIOb的每層11 經(jīng)由多個(gè)端子閥120b中的一個(gè)端子閥接收水或其他物質(zhì)。進(jìn)一步地，建筑物IlOc的每層115c 經(jīng)由多個(gè)端子閥120c中的一個(gè)端子閥接收水或其他物質(zhì)。端子閥120a-120c中的每個(gè)端子閥可以是任何適當(dāng)布置的控流閥，所述控流閥被構(gòu)造以便在液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)中
6運(yùn)行。端子閥120a-120c中的每個(gè)端子閥接收來(lái)自相應(yīng)立管閥12fe_125c的水或其他物質(zhì)。例如，端子閥120a經(jīng)由豎管130a接收來(lái)自立管閥12 的水或其他物質(zhì)。立管閥 125a-125c中的每個(gè)立管閥經(jīng)由主管135被聯(lián)接至主管閥140。立管閥125a_125c和主管閥140中的每個(gè)閥可以是任何適當(dāng)布置的控流閥，所述閥被構(gòu)造以便在液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。在該實(shí)例中，泵105經(jīng)由主管閥140、相應(yīng)的立管閥125a_125c和相應(yīng)的一組端子閥120a-120c而將水或其他物質(zhì)泵送至每個(gè)建筑物llOa-llOc。水或其他物質(zhì)經(jīng)由返回管 145返回泵105。在該實(shí)例中，分層級(jí)聯(lián)接的主管閥140、立管閥125和端子閥120被用作平衡閥以便對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平衡。附加的實(shí)施例可包括多個(gè)水平級(jí)別的平衡閥層級(jí)。在常規(guī)的液體循環(huán)加熱或冷卻系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)圖1所示的目標(biāo)流速，每個(gè)閥 120a-120c、12fe-125c、140都將被調(diào)節(jié)。例如，操作者可計(jì)算出對(duì)于端子閥120a_120c中的每個(gè)端子閥、立管閥125a-125c中的每個(gè)立管閥、以及主閥140而言的對(duì)應(yīng)于目標(biāo)流速的壓差。壓差是管道中的處于閥的第一側(cè)上的壓力和處于閥的第二側(cè)上的壓力之差。其后，每個(gè)閥可被調(diào)節(jié)以便獲得用于該閥的目標(biāo)壓差和流速。操作者可能需要在每個(gè)閥處進(jìn)行多次手動(dòng)調(diào)節(jié)(多次反復(fù))以便獲得目標(biāo)流速和/或目標(biāo)差壓限值。液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)平衡閥位置的一種以上的組合被平衡。為了實(shí)現(xiàn)能量?jī)?yōu)化平衡，應(yīng)該在主管閥上具有最大壓力降的情況下選擇這種組合。隨后，泵送功率可能降低，降低值為同時(shí)打開主管閥時(shí)在主管閥上損失的功率。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的典型液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100的附加細(xì)節(jié)。圖2所示液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100僅是示例性的。可在不偏離本發(fā)明披露內(nèi)容范圍的情況下使用液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100的其他實(shí)施例。在該實(shí)例中，液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100包括一個(gè)或多個(gè)閥平衡單元 205a-205co每個(gè)閥平衡單元205a-205c被調(diào)整以便與液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100中的其中一個(gè)閥相聯(lián)，在本實(shí)例中，與端子閥120a-120c相聯(lián)(但相似的閥平衡單元可被聯(lián)接至立管閥125a-125c和主閥140)。根據(jù)本發(fā)明的披露內(nèi)容，為了減少泵105將水或其他物質(zhì)泵送通過(guò)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100所需的能量或?qū)⑺瞿芰拷抵磷畹拖薅?，通過(guò)由網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)獲得的目標(biāo)流速 (由操作者獲得或以自動(dòng)方式例如通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)獲得)確定用于閥平衡單元的流速設(shè)定點(diǎn)。操作者可隨后將流量確定信息輸入液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100中的每個(gè)閥平衡單元內(nèi)。所述流量確定信息可包括用于每個(gè)閥的目標(biāo)流速和/或目標(biāo)差壓限值。在一些實(shí)施例中，操作者使用便攜操作者裝置將流量確定信息輸入每個(gè)閥平衡單元內(nèi)。所述操作者裝置可以是計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、蜂窩式電話或能夠經(jīng)由無(wú)線和 /或有線通信線路傳送、處理和/或接收信號(hào)的任何其他裝置。在特別的實(shí)施例中，操作者裝置被構(gòu)造以便聯(lián)接至計(jì)算機(jī)，且操作者能夠利用位于中心位置處的計(jì)算機(jī)計(jì)算流量確定信息并且將該信息下載到操作者裝置內(nèi)。其后，操作者可將信息從操作者裝置下載到位于遠(yuǎn)程位置處(例如位于液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100中的閥位置處)的閥平衡單元內(nèi)。操作者裝置可被調(diào)整以便經(jīng)由無(wú)線通信介質(zhì)或有線通信介質(zhì)傳送和接收流量確定信息。為了獲得目標(biāo)流速，液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100中的閥平衡單元可對(duì)端子閥 120a-120c、立管閥125a_125c和主閥140中的每個(gè)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。每個(gè)閥平衡單元可確定位于其相應(yīng)閥處的壓差和該閥處的目標(biāo)流速和實(shí)際流速之間的差別。在一些實(shí)施例中，可通過(guò)用于確定流速的任何其他方法，如超聲波手段來(lái)確定閥流量。一旦閥平衡單元確定了閥流量信息(例如位于其閥處的壓差和該閥處的目標(biāo)流速與實(shí)際流速之間的流速差)，閥平衡單元將閥調(diào)節(jié)至對(duì)應(yīng)于目標(biāo)流速和/或目標(biāo)差壓限值的閥位置(例如對(duì)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)以便實(shí)現(xiàn)目標(biāo)流速和/或目標(biāo)差壓限值)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)閥平衡單元受到操作者的指示以便調(diào)節(jié)其相應(yīng)的閥。在其它實(shí)施例中，每個(gè)閥平衡單元被構(gòu)造以便響應(yīng)于閥流量信息的確定而自動(dòng)調(diào)節(jié)其相應(yīng)的閥。作為一個(gè)實(shí)例，被附接到立管閥12 上的閥平衡單元20 可確定用于立管閥 125b的閥流量信息。一旦閥平衡單元20 確定了用于立管閥12 的閥流量信息，則閥平衡單元20 將立管閥12 調(diào)節(jié)至對(duì)應(yīng)于該立管閥12 的目標(biāo)流速和/或目標(biāo)差壓限值的閥設(shè)定值(閥位置)。被聯(lián)接至液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100內(nèi)的任何其他閥的閥平衡單元可以相似的方式運(yùn)行。每個(gè)閥平衡單元因此確定了用于其自身閥的閥流量信息并基于該閥流量信息調(diào)節(jié)用于其自身閥的閥設(shè)定值。液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100中的閥的子組或者所有閥可具有被附接到其上的相關(guān)聯(lián)的閥平衡單元。其后，操作者能夠通過(guò)對(duì)每個(gè)閥平衡單元進(jìn)行一次設(shè)定值調(diào)節(jié)(而不是對(duì)每個(gè)閥進(jìn)行多次調(diào)節(jié))的方式對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100進(jìn)行重新平衡。對(duì)每個(gè)閥平衡單元進(jìn)行的設(shè)定值調(diào)節(jié)可以無(wú)線方式(較短范圍或較長(zhǎng)范圍)或者經(jīng)由物理連接的方式進(jìn)行。因此，操作者可使用多個(gè)閥平衡單元對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100進(jìn)行平衡。 操作者可基于閥平衡單元所附接或?qū)⒁浇拥拈y而將個(gè)性化的流量確定信息下載到每個(gè)閥平衡單元內(nèi)。其后，閥平衡單元可根據(jù)其流量確定信息調(diào)節(jié)其相關(guān)閥?？勺⒁獾介y平衡單元可保持聯(lián)接至單個(gè)閥或可不保持聯(lián)接至單個(gè)閥。例如，在一些實(shí)施例中，閥平衡單元的功能可被整合在保持聯(lián)接至閥的閥控制器內(nèi)。在其他實(shí)施例中， 閥平衡單元可代表便攜單元，所述便攜單元可被選擇性地附接到閥上并用于調(diào)節(jié)這樣的值點(diǎn)，在所述值點(diǎn)下，閥平衡單元被移除(且可與隨后的閥一起使用)。還可同時(shí)使用多個(gè)閥平衡單元以便平行地調(diào)節(jié)多個(gè)閥，其中閥平衡單元中的每個(gè)閥平衡單元進(jìn)行操作從而使其相關(guān)的閥實(shí)現(xiàn)目標(biāo)流速和/或目標(biāo)壓差。應(yīng)該注意在多個(gè)閥平衡單元之間可能無(wú)需進(jìn)行連通。
圖3和圖4示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的典型閥平衡單元205。特別地，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的典型閥平衡單元205。圖3所示的閥平衡單元205的該實(shí)施例僅是示例性的?？稍诓黄x本發(fā)明披露內(nèi)容范圍的情況下使用閥平衡單元205的其他實(shí)施例。在該實(shí)例中，閥平衡單元205包括控制器305、存儲(chǔ)器310、傳感器315、閥致動(dòng)器 320和輸入/輸出(I/O)界面325。部件305-325通過(guò)一個(gè)或多個(gè)通信路線330 (如總線) 互相連接。閥平衡單元205被調(diào)整以便被附接到閥335上(如端子閥120a-120c、立管閥 125a-125c或主閥140)。在一些實(shí)施例中，閥平衡單元205可被選擇性地聯(lián)接至閥335從而使得在實(shí)施平衡操作之后可從閥335上移除閥平衡單元205。應(yīng)該理解閥平衡單元205 可具有不同構(gòu)造且所列舉部件中的每個(gè)部件可實(shí)際上代表多個(gè)不同部件。控制器305被構(gòu)造以便控制傳感器315和閥致動(dòng)器320的操作，所述控制例如是基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器310中的指令進(jìn)行的。例如，控制器305可檢索信息，例如設(shè)定點(diǎn)(下文所述)，并將信息，例如閥流量信息，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器310中。在一些實(shí)施例中，控制器305可代表一個(gè)或多個(gè)處理器、微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、或其他處理裝置(可能處于分散系統(tǒng)中)。存儲(chǔ)器310可代表任何適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)和檢索裝置(一個(gè)或多個(gè))，如易失性和/或非易失性存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器310可存儲(chǔ)任何適當(dāng)信息，如控制器305使用的指令以及流量確定信息(如目標(biāo)和實(shí)際壓差、目標(biāo)和實(shí)際流速、以及設(shè)定點(diǎn))。傳感器315被構(gòu)造以便計(jì)算通過(guò)閥335的實(shí)際壓差和實(shí)際流量。傳感器315可隨后將實(shí)際壓差和實(shí)際流速傳送至控制器305或存儲(chǔ)器310。在該實(shí)例中，傳感器315被聯(lián)接至第一壓力端口 340和第二壓力端口 345。第一壓力端口 340被調(diào)整以便感測(cè)閥335的第一側(cè)上的壓力，且第二壓力端口 345被調(diào)整以便感測(cè)閥335的第二側(cè)上的壓力。壓力端口 340和345中的每個(gè)端口被構(gòu)造以便將相應(yīng)的感測(cè)的壓力傳送至傳感器315。在一些實(shí)施例中，傳感器315被構(gòu)造以便基于從壓力端口 340和345接收到的感測(cè)壓力而計(jì)算壓差和流速。在其他實(shí)施例中，傳感器315將感測(cè)到的壓力傳送至控制器305和/或存儲(chǔ)器310，且控制器305被構(gòu)造以便基于從壓力端口 340和345接收到的感測(cè)壓力而計(jì)算壓差和流速。 在另外其他實(shí)施例中，可使用這些方案的組合。傳感器315包括任何適當(dāng)?shù)母袦y(cè)結(jié)構(gòu)，如流量計(jì)和差壓(DP)傳感器。閥致動(dòng)器320被調(diào)整以便聯(lián)接至閥325。閥致動(dòng)器320被構(gòu)造以便操作閥335從而獲得所需閥設(shè)定值(例如通過(guò)調(diào)節(jié)該閥以便獲得所需流速的方式)。閥致動(dòng)器320響應(yīng)于從控制器305接收的指令以便操作閥335。閥致動(dòng)器320包括用于調(diào)節(jié)閥335的任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。I/O界面325有利于與外部裝置或系統(tǒng)通信。例如，I/O界面325可被構(gòu)造以便經(jīng)由無(wú)線或有線通信路線被聯(lián)接至操作者裝置，這使得I/O界面325可接收來(lái)自操作者裝置的流量確定信息或其他信息。I/O界面325將流量確定信息或其他信息傳送至控制器305 或存儲(chǔ)器310。在一些實(shí)施例中，I/O界面325可包括無(wú)線或有線收發(fā)器、顯示器或鍵盤/ 輔助鍵盤。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的閥平衡單元205中的典型控制器305。圖4所示的控制器305的實(shí)施例僅是示例性的?？稍诓黄x本發(fā)明披露內(nèi)容范圍的情況下使用控制器305的其他實(shí)施例。在該實(shí)例中，控制器305進(jìn)行操作以便通過(guò)閥壓力降的測(cè)量值和閥的特性估計(jì)流量。正如此處所述，控制器305包括壓力降限制器405、第一低通濾波器410、和第二低通濾波器415。低通濾波器410接收流量誤差420，所述流量誤差表示目標(biāo)流速和實(shí)際流速之間的流速差。低通濾波器415接收閥差壓425。低通濾波器410和低通濾波器415對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波以便幫助減輕測(cè)量誤差和高頻擾動(dòng)的影響。控制器305使用差壓降限制器405來(lái)限制閥335上的差壓，所述差壓降限制器限定了閥所可容許的最小壓力降?？刂破?05將來(lái)自低通濾波器415的差壓信號(hào)和來(lái)自壓力
9降限制器405的最小壓力降信號(hào)傳送至組合器430。其后，控制器305將非線性函數(shù)435施加到組合差壓信號(hào)上。積分增益440被施加到流量誤差信號(hào)上，且來(lái)自非線性函數(shù)435的校正增益445被施加到所產(chǎn)生的壓差信號(hào)上。這些信號(hào)被組合器450組合并被積分器455 積分以便獲得目標(biāo)閥位置460?？刂破?05可被構(gòu)造以便以特定的時(shí)間間隔(例如介于10 秒至1分鐘之間的時(shí)間間隔)重復(fù)該過(guò)程。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的用于對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平衡的典型方法500。圖5所示的方法500的實(shí)施例僅是示例性的?？稍诓黄x本發(fā)明披露內(nèi)容的情況下使用方法500的其他實(shí)施例。在確定了需要對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平衡(例如在新安裝之后)。在步驟 505中計(jì)算用于液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)的設(shè)定點(diǎn)。這可例如包括操作者計(jì)算用于液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)流速和目標(biāo)壓差?？苫诿總€(gè)閥與液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)中的其他閥之間的關(guān)系計(jì)算用于每個(gè)閥的設(shè)定點(diǎn)。設(shè)定點(diǎn)可表示獲得主管閥140的目標(biāo)流速和目標(biāo)壓差所需的每個(gè)閥的目標(biāo)流速和目標(biāo)壓差。在特定實(shí)施例中，步驟505可如下操作。首先，操作者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和用于端子閥平衡單元120a-120c中每個(gè)平衡單元的目標(biāo)流量來(lái)確定流速設(shè)定點(diǎn)和差壓限值。其次，操作者計(jì)算用于立管閥平衡單元12fe-125c中的每個(gè)平衡單元的設(shè)定點(diǎn)，其中這些計(jì)算基于用于立管閥的相關(guān)端子閥的設(shè)定點(diǎn)。例如，如果所計(jì)算出的端子閥120a中的每個(gè)端子閥具有的流速為100升/小時(shí)(100 Ι/h)，則所計(jì)算出的立管閥125a的流速可以為100升/小時(shí)的7倍減去殘留誤差(例如7x100 1/h - 5 1/h = 695 1/h)。第三，操作者基于用于立管閥12fe-125c的設(shè)定點(diǎn)計(jì)算用于主閥140的設(shè)定點(diǎn)。在步驟510中，用流量確定信息對(duì)一個(gè)或多個(gè)閥平衡單元205進(jìn)行編程。這可例如包括用與閥平衡單元205將要附接的閥相關(guān)聯(lián)的設(shè)定點(diǎn)對(duì)每個(gè)閥平衡單元205進(jìn)行編程。例如，如果特定閥平衡單元205將要被附接到立管閥12 上，則可用計(jì)算出的用于立管閥12 的設(shè)定點(diǎn)對(duì)特定閥平衡單元205進(jìn)行編程。作為特定實(shí)例，操作者可通過(guò)經(jīng)由I/ 0界面325將流量確定信息從操作者裝置下載到每個(gè)閥平衡單元205內(nèi)的方式或者通過(guò)以其他方式經(jīng)由I/O界面325 (例如經(jīng)由鍵盤/輔助鍵盤)輸入流量確定信息的方式對(duì)每個(gè)閥平衡單元205進(jìn)行編程。每個(gè)閥平衡單元205被附接到與在步驟515中被編程到閥平衡單元205的存儲(chǔ)器 310內(nèi)的設(shè)定點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的閥上。每個(gè)閥單元205可通過(guò)將閥平衡單元205附接到閥上的方式被安裝，從而使得閥致動(dòng)器320處于一定位置處以便操作該閥。在步驟520中，閥平衡單元205對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100進(jìn)行平衡。這可包括操作液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100中的閥直至達(dá)到穩(wěn)態(tài)平衡。穩(wěn)態(tài)平衡可被定義為實(shí)際流速等于目標(biāo)流速和/或?qū)嶋H壓差等于目標(biāo)壓差的時(shí)候(其中“等于”可意味著處于特定閾值范圍內(nèi)，所述閾值可能為零)。每個(gè)閥平衡單元205可通過(guò)將閥位置調(diào)節(jié)至更打開(允許更多物質(zhì)流動(dòng)并降低壓差)或更關(guān)閉(允許更少物質(zhì)流動(dòng)并增加壓差)的方式操作其相關(guān)閥。一旦液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)被平衡，則在步驟525中，每個(gè)閥平衡單元205從其閥上被移除。在該典型實(shí)施例中，操作者能夠通過(guò)對(duì)每個(gè)閥進(jìn)行兩步操作的方式對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)100進(jìn)行平衡第一步操作是安裝閥平衡單元205且第二步操作是移除平衡閥單元205。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明披露內(nèi)容的用于對(duì)液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)中的閥進(jìn)行操作的典型方法600。圖6所示方法600的實(shí)施例僅是示例性的。可在不偏離本發(fā)明披露內(nèi)容范圍的情況下使用方法600的其他實(shí)施例。在閥平衡單元205被附接到閥上的情況下，在步驟605中，閥平衡單元205確定閥流量信息。閥流量信息可包括通過(guò)閥的物質(zhì)流速和閥的每側(cè)上的壓力。閥平衡單元205可經(jīng)由傳感器315、第一壓力端口 340和第二壓力端口 345接收流速信息和壓力信息。閥平衡單元205計(jì)算差壓值。流量可被直接測(cè)量或通過(guò)差壓和閥特性計(jì)算得出。在一些實(shí)施例中，閥平衡單元205可測(cè)量閥上的差壓并使用該值結(jié)合閥特性來(lái)計(jì)算流量信息。如上所述，可預(yù)先用流量確定信息如目標(biāo)值對(duì)閥平衡單元205進(jìn)行編程。當(dāng)用流量確定信息進(jìn)行編程時(shí)，閥平衡單元205存儲(chǔ)設(shè)定點(diǎn)(如目標(biāo)流速和目標(biāo)壓差)。在步驟615 中，閥平衡單元205計(jì)算目標(biāo)流速與實(shí)際流速之間的流速差和目標(biāo)壓差與實(shí)際壓差之間的差別并確定是否有必要對(duì)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果閥流量信息明顯不同于流量確定信息(例如當(dāng)差別超過(guò)閾值時(shí))，則在步驟 620中，閥平衡單元205計(jì)算新的閥位置。例如，實(shí)際流速可處于圍繞目標(biāo)流速限定的窗口內(nèi)或窗口外(加上或減去第一邊緣值，該值可由操作者規(guī)定)。此外，實(shí)際壓差可處于圍繞目標(biāo)壓差限定的窗口內(nèi)或窗口外(加上或減去第二邊緣值，該值可由操作者規(guī)定)。如果任一一種情況為真，則閥平衡單元205可確定閥需要被調(diào)節(jié)。在步驟620中，閥平衡單元205 可計(jì)算獲得目標(biāo)流速或壓差所需的閥位置。在步驟625中，控制器305對(duì)閥致動(dòng)器320發(fā)出指示以便操作閥。閥致動(dòng)器320 操作閥，從而使得閥被設(shè)定至更為打開或更為關(guān)閉的位置，這取決于從控制器305接收到的指令。在步驟630中，閥平衡單元205隨后等待特定間隔(例如10秒至1分鐘)。閥平衡單元205可允許該間隔消耗，從而例如允許閥的設(shè)定值和液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)中的其他閥的設(shè)定值生效。其后，閥平衡單元205返回步驟605。如果在步驟615不必對(duì)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，則該過(guò)程終止于步驟635。例如，如果實(shí)際流速處于特定窗口內(nèi)且實(shí)際壓差處于特定窗口內(nèi)，則閥平衡單元205可確定閥處于對(duì)應(yīng)于其設(shè)定點(diǎn)的設(shè)定值且無(wú)需再進(jìn)行調(diào)節(jié)。盡管圖1至圖6已經(jīng)示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例的多個(gè)特征，但可對(duì)圖中所示特征作出多種變化。例如，液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)可包括任何適當(dāng)數(shù)量和類型(一種或多種)的閥，以及任何適當(dāng)數(shù)量的閥平衡單元205。此外，根據(jù)特定需求，閥平衡單元205內(nèi)的多個(gè)部件可被組合、省略或進(jìn)一步細(xì)分且可添加附加部件。進(jìn)一步地，盡管圖5和圖6分別示出了一系列步驟，但每個(gè)圖中的各個(gè)步驟可相互交疊、并行實(shí)施、多次實(shí)施、或以不同次序?qū)嵤?。此外，任何適當(dāng)?shù)膱D形用戶界面或其他輸入/輸出機(jī)構(gòu)可用以與操作者或其他個(gè)人相互作用。在一些實(shí)施例中，上述多種功能是由計(jì)算機(jī)程序?qū)嵤┗蛑С值模鲇?jì)算機(jī)程序由計(jì)算機(jī)可讀程序編碼組成且在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中實(shí)施。術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀程序編碼”包括任何類型的計(jì)算機(jī)編碼，這包括源編碼、結(jié)果編碼和可執(zhí)行編碼。術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)” 包括能夠由計(jì)算機(jī)存取的任何類型的介質(zhì)，如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、 硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤(CD)、數(shù)字化視頻光盤(DVD)或任何其他類型的存儲(chǔ)器。
對(duì)本專利文獻(xiàn)所使用的某些詞語(yǔ)和短語(yǔ)設(shè)定定義可能是有利的。術(shù)語(yǔ)“聯(lián)接 (couple)”及其衍生詞指的是兩個(gè)或多個(gè)元件之間的任何直接或間接的連通，無(wú)論這些元件彼此是否存在物理接觸。術(shù)語(yǔ)“包括(include)”和“包括(comprise)”及其衍生詞意味著包括，但不限于。術(shù)語(yǔ)“或”是包含性的，意味著和/或。術(shù)語(yǔ)“與…相關(guān)聯(lián)(associated with)”和“與其相關(guān)聯(lián)(associated therewith)”及其衍生詞意味著包括、被包括在…內(nèi)、 與…相互連接、包含、被包含在…內(nèi)、被連接至…或與…連接、被聯(lián)接至…或與…聯(lián)接、可與…連通、與…協(xié)同作用、交錯(cuò)、并置、與…相近、被連結(jié)至…或與…連結(jié)、具有、具有…的性質(zhì)、或類似含義。術(shù)語(yǔ)“控制器(controller)”意味著任何裝置、系統(tǒng)或其控制至少一種操作的部分?？刂破骺稍谟布?、固件、軟件或它們中至少兩種的一些組合中實(shí)現(xiàn)。與任何特定控制器相關(guān)的功能性可以是集中式或分布式的，無(wú)論位于當(dāng)?shù)剡€是遠(yuǎn)程。盡管本發(fā)明的披露內(nèi)容描述了特定實(shí)施例和一般性相關(guān)的方法，但所屬領(lǐng)域技術(shù)人員件易于對(duì)這些實(shí)施例和方法作出改變和變更。因此，上述典型實(shí)施例并未限定或限制該披露內(nèi)容。在不偏離由以下權(quán)利要求書限定的本發(fā)明披露內(nèi)容的精神和范圍的情況下， 還可能對(duì)本發(fā)明作出其他變化、替代和改變。
權(quán)利要求
1.一種方法，所述方法包括將多個(gè)閥平衡單元(205、205a-205c)與液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)(100)中的多個(gè)閥 (120a-120c、125a-125c、140)相關(guān)聯(lián)(515)；利用所述閥平衡單元中的至少一個(gè)閥平衡單元對(duì)所述閥中的至少一個(gè)閥的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)(520)以便平衡所述液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)；以及在調(diào)節(jié)所述設(shè)定值之后將所述多個(gè)閥平衡單元與所述多個(gè)閥脫離關(guān)聯(lián)(525)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述閥中的一個(gè)閥的設(shè)定值的步驟包括 識(shí)別(605)該閥的第一側(cè)上的第一壓力；識(shí)別(605)該閥的第二側(cè)上的第二壓力； 基于所述第一壓力和所述第二壓力識(shí)別(605)差壓； 識(shí)別(605)通過(guò)該閥的物質(zhì)的流速；以及將所述所識(shí)別的差壓與目標(biāo)差壓并將所述所識(shí)別的流速與目標(biāo)流速進(jìn)行對(duì)比(615 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述設(shè)定值的步驟進(jìn)一步包括指示(625)致動(dòng)器(320)調(diào)節(jié)該閥的所述設(shè)定值，直至所述所識(shí)別的差壓處于所述目標(biāo)差壓的第一閾值內(nèi)且所述所識(shí)別的流速處于所述目標(biāo)流速的第二閾值內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括用識(shí)別出用于所述閥中的至少一個(gè)閥的目標(biāo)差壓的第一設(shè)定點(diǎn)和識(shí)別出用于所述閥中的至少一個(gè)閥的目標(biāo)流速的第二設(shè)定點(diǎn)對(duì)所述閥平衡單元中的每個(gè)閥平衡單元進(jìn)行編程(510)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括確定(505)用于所述閥平衡單元的設(shè)定點(diǎn)，所述確定是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)的通過(guò)給定的目標(biāo)流速識(shí)別用于與端子閥(120a-120C)相關(guān)聯(lián)的所述閥平衡單元的所述設(shè)定點(diǎn)，以便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平衡；以及通過(guò)給定的目標(biāo)流速識(shí)別用于與非端子閥(125a-125c、140)相關(guān)聯(lián)的所述閥平衡單元的所述設(shè)定點(diǎn)，以便實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平衡，其中建立起主閥(140)上的最大可能的壓力降。
6.一種設(shè)備，所述設(shè)備包括致動(dòng)器(320)，所述致動(dòng)器被構(gòu)造以便調(diào)節(jié)閥(120a-120C、125a-125C、140)的設(shè)定值； 傳感器(315)，所述傳感器被構(gòu)造以便測(cè)量所述閥的第一側(cè)上的第一壓力和所述閥的第二側(cè)上的第二壓力；和控制器(305 )，所述控制器被構(gòu)造以便指示所述致動(dòng)器調(diào)節(jié)所述閥的所述設(shè)定值，直至所述閥上的所識(shí)別的差壓處于目標(biāo)差壓的第一閾值內(nèi)，且通過(guò)所述閥的所識(shí)別的物質(zhì)流速處于目標(biāo)流速的第二閾值內(nèi)，其中所述所識(shí)別的差壓基于所述第一壓力和所述第二壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述控制器包括第一濾波器(415)，所述第一濾波器被構(gòu)造以便接收表示所述閥上的所述差壓的信號(hào) (425)并對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行濾波；壓力降限制器(405)，所述壓力降限制器被構(gòu)造以便輸出表示所述閥上的最小壓力降的信號(hào)；第一組合器(430)，所述第一組合器被構(gòu)造以便將表示所述閥上的所述差壓的所述經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)與表示所述最小壓力降的所述信號(hào)組合起來(lái)；非線性功能塊(435)，所述非線性功能塊被構(gòu)造以便對(duì)所述第一組合器的輸出進(jìn)行非線性調(diào)節(jié)；和第一增益單元(445)，所述第一增益單元被構(gòu)造以便將校正增益施加到所述非線性功能塊的輸出上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述控制器進(jìn)一步包括第二濾波器(410)，所述第二濾波器被構(gòu)造以便接收表示所述目標(biāo)流速與所述所識(shí)別的流速之間的流速差的信號(hào)(420)并對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行濾波；第二增益單元(440)，所述第二增益單元被構(gòu)造以便將積分增益施加到所述第二濾波器的輸出上；第二組合器(450)，所述第二組合器被構(gòu)造以便將所述第一增益單元的輸出與所述第二增益單元的輸出組合起來(lái)；和積分器(455)，所述積分器被構(gòu)造以便對(duì)所述第二組合器的輸出進(jìn)行積分，其中所述閥的所述設(shè)定值基于所述積分器的輸出。
9.一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處于液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)(100)中的多個(gè)閥(120a-120c、125a-125c、140)；和至少一個(gè)閥平衡單元(205、205a-205c)，所述至少一個(gè)閥平衡單元包括 致動(dòng)器(320)，所述致動(dòng)器被構(gòu)造以便調(diào)節(jié)所述閥中的一個(gè)特定閥的設(shè)定值； 傳感器(315)，所述傳感器被構(gòu)造以便測(cè)量所述特定閥的第一側(cè)上的第一壓力和所述特定閥的第二側(cè)上的第二壓力；和控制器(305 )，所述控制器被構(gòu)造以便指示所述致動(dòng)器調(diào)節(jié)所述特定閥的所述設(shè)定值， 直至所述特定閥上的所識(shí)別的差壓處于目標(biāo)差壓的第一閾值內(nèi)，且通過(guò)所述特定閥的所識(shí)別的物質(zhì)流速處于目標(biāo)流速的第二閾值內(nèi)，其中所述所識(shí)別的差壓基于所述第一壓力和所述第二壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述控制器包括第一濾波器(415)，所述第一濾波器被構(gòu)造以便接收表示所述閥上的所述差壓的信號(hào) (425)并對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行濾波；壓力降限制器(405)，所述壓力降限制器被構(gòu)造以便輸出表示所述閥上的最小壓力降的信號(hào)；第一組合器(430)，所述第一組合器被構(gòu)造以便將表示所述閥上的所述差壓的所述經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)與表示所述最小壓力降的所述信號(hào)組合起來(lái)；非線性功能塊(435)，所述非線性功能塊被構(gòu)造以便對(duì)所述第一組合器的輸出進(jìn)行非線性調(diào)節(jié)；第一增益單元(445)，所述第一增益單元被構(gòu)造以便將校正增益施加到所述非線性功能塊的輸出上；第二濾波器(410)，所述第二濾波器被構(gòu)造以便接收表示所述目標(biāo)流速與所述所識(shí)別的流速之間的流速差的信號(hào)(420)并對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行濾波；第二增益單元(440)，所述第二增益單元被構(gòu)造以便將積分增益施加到所述第二濾波器的輸出上；第二組合器(450)，所述第二組合器被構(gòu)造以便將所述第一增益單元的輸出與所述第二增益單元的輸出組合起來(lái)；和積分器(455)，所述積分器被構(gòu)造以便對(duì)所述第二組合器的輸出進(jìn)行積分，其中所述閥的所述設(shè)定值基于所述積分器的輸出。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種方法，所述方法包括將多個(gè)閥平衡單元(205、205a-205c)與液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)(100)中的多個(gè)閥(120a-120c、125a-125c、140)相關(guān)聯(lián)(515)。所述方法還包括利用所述閥平衡單元中的至少一個(gè)閥平衡單元對(duì)所述閥中的至少一個(gè)閥的設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)(520)以便平衡所述液體循環(huán)加熱或冷卻網(wǎng)絡(luò)。調(diào)節(jié)所述設(shè)定值的步驟可包括識(shí)別(605)閥上的差壓和通過(guò)該閥的物質(zhì)的流速。調(diào)節(jié)所述設(shè)定值的步驟還可包括將所述所識(shí)別的差壓與目標(biāo)差壓并將所述所識(shí)別的流速與目標(biāo)流速進(jìn)行對(duì)比(615)。調(diào)節(jié)所述設(shè)定值的步驟可進(jìn)一步包括指示(625)致動(dòng)器(320)調(diào)節(jié)所述設(shè)定值，直至所述所識(shí)別的差壓處于所述目標(biāo)差壓的第一閾值內(nèi)，和/或所述所識(shí)別的流速處于所述目標(biāo)流速的第二閾值內(nèi)。
文檔編號(hào)F24D15/04GK102369398SQ200980156724
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者希爾伯納-克拉克 A., 佩卡 J., 特爾恩卡 P., 哈夫勒娜 V. 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司