專利名稱：考慮泄漏率的閥門控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通流配件、如一個(gè)閥門的控制或調(diào)節(jié)裝置以及一種含有至少一個(gè)通流配件的設(shè)備的控制或調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
通流配件通常為了調(diào)整一個(gè)液流在相對(duì)大的打開狀態(tài)中運(yùn)行。盡可能避免通流配件只略微打開的負(fù)荷狀況，因?yàn)榻咏阖?fù)荷的流量一般不能精確地調(diào)節(jié)。但是常見的負(fù)荷狀況仍然是零負(fù)荷狀況，其中閥門完全關(guān)閉并且在理想地觀察時(shí)液流完全截止。與理想地觀察相反產(chǎn)生的泄漏流量對(duì)應(yīng)于閥門的泄漏率通常是相對(duì)微小的。因此它們?cè)谠O(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)大多被忽略。
但是尤其是具有非常大的額定流量值(KVS-值)的閥門在關(guān)閉狀態(tài)經(jīng)常允許本身存在明顯的泄漏流量。在輸送熱載體介質(zhì)的設(shè)備或系統(tǒng)中由此完全可能在關(guān)閉閥門時(shí)導(dǎo)致值得關(guān)注的熱載體介質(zhì)流。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，這樣構(gòu)成一個(gè)控制或調(diào)節(jié)裝置，使得在關(guān)閉閥門時(shí)能夠考慮到泄漏流量。
這個(gè)目的通過如權(quán)利要求1所述的控制或調(diào)節(jié)裝置得以實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明的控制或調(diào)節(jié)裝置具有一個(gè)存儲(chǔ)器裝置，在其中存儲(chǔ)一個(gè)附屬于通流配件的泄漏率或一個(gè)所期望的泄漏流量。這個(gè)泄漏率可以由控制或調(diào)節(jié)裝置在設(shè)備運(yùn)行期間考慮。例如在一個(gè)熱工技術(shù)的裝置中所存儲(chǔ)的泄漏率可以用于在關(guān)閉通流配件時(shí)考慮熱量輸入到熱工技術(shù)系統(tǒng)里面。例如由此可以覆蓋位于零負(fù)荷附近的負(fù)荷。此外所述控制或調(diào)節(jié)裝置可以考慮到，使熱載體或其它液體輸入到串連系統(tǒng)里面不會(huì)下降到由泄漏率所確定的泄漏流量以下。
此外能夠顯示泄漏流量。還可以將實(shí)際的泄漏流量與一個(gè)最大泄漏流量進(jìn)行比較或者由實(shí)際的泄漏流量確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的泄漏率，用于將這個(gè)泄漏率與一個(gè)最大值進(jìn)行比較。在超過最大值時(shí)可以產(chǎn)生相應(yīng)的特征信號(hào)。這些信號(hào)例如可以是報(bào)警信號(hào)或者是顯示閥門磨損和要求維修或斷開設(shè)備的信號(hào)。由此能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)。例如閥門在泄漏率增加時(shí)可以視為磨損增加，盡管它們還在所要求的公差范圍內(nèi)工作。另一方面，如果已經(jīng)長(zhǎng)期使用的閥門的泄漏率在長(zhǎng)期運(yùn)行后還非常小，則可以繼續(xù)使用該閥門。可以將相應(yīng)地在智能的分站中獲得的泄漏率或泄漏流量通知一個(gè)中心控制臺(tái)，使得操作者或運(yùn)行者了解那里關(guān)于閥門泄漏率的信息。由此能夠?qū)崿F(xiàn)適配的養(yǎng)護(hù)。調(diào)節(jié)配件不必再單純小心地在一段運(yùn)行時(shí)間后而是僅僅在真正磨損的時(shí)候才脫離運(yùn)行、停止使用、拆卸或報(bào)廢。
此外能夠?qū)崿F(xiàn)磨損特征的檢測(cè)。例如閥門在某些安裝地點(diǎn)明顯地比其它地點(diǎn)更快地磨損。由此能夠計(jì)劃未來(lái)的養(yǎng)護(hù)并且也可計(jì)劃未來(lái)的、對(duì)于設(shè)備運(yùn)行所需的成本。例如可以由控制臺(tái)偶爾地檢測(cè)在系統(tǒng)中存在的單個(gè)閥門的泄漏率并匯集到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里面。在此當(dāng)一個(gè)閥門超過一個(gè)確定的誤差程度顯示磨損時(shí)，可以將這一點(diǎn)信號(hào)化，接著可更換閥門。對(duì)于以后使用的同類型閥門的期望壽命可以使用到接近新更換的閥門實(shí)際達(dá)到的使用壽命。因此可以在一些首次維修循環(huán)后高精度地預(yù)測(cè)未來(lái)的維修成本。
所述泄漏流量的確定可以通過溫度傳感器和/或壓力傳感器和/或其它傳感器實(shí)現(xiàn)，它們測(cè)量物理參數(shù)的變化，如液霧(Fluidnebel)、電導(dǎo)率、濕度或類似參數(shù)。例如在閥門下游測(cè)量通流介質(zhì)的溫度和/或壓力。由所存在的壓力和/或所存在的溫度可以在考慮到所連接系統(tǒng)的特性的條件下推斷泄漏流量。
此外能夠在控制系統(tǒng)時(shí)進(jìn)一步考慮泄漏流量，在調(diào)用隨時(shí)間波動(dòng)的微小的功率時(shí)閥門比本來(lái)用于滿意的功率需求所要求的更少地打開。在此這樣進(jìn)行控制，使得由泄漏流量產(chǎn)生的過剩功率和由非常微小的閥門開口引起的減小功率的總和基本為零。通過這種方法可以影響泄漏流量并且有針對(duì)性地在極其低的負(fù)荷運(yùn)行時(shí)用于提供功率。
本發(fā)明的有利實(shí)施例的其它細(xì)節(jié)由附圖或描述或由權(quán)利要求給出。


在附圖中示出本發(fā)明的實(shí)施例。附圖中圖1以原理圖示出一個(gè)加熱裝置和它的調(diào)節(jié)和控制裝置，圖2以原理圖示出一個(gè)具有變型的控制或調(diào)節(jié)裝置的加熱系統(tǒng)，圖3以曲線圖示出功率需求與由閥門確定的質(zhì)量流量的時(shí)間曲線，圖4以原理圖示出一個(gè)具有連接在一個(gè)中心上的控制或調(diào)節(jié)裝置的加熱系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
在圖1中作為一個(gè)熱工技術(shù)系統(tǒng)1的示例示出一個(gè)通過一個(gè)熱盤管2來(lái)加熱的容器3。所述熱盤管2例如通過蒸汽或者如同在所示實(shí)施例中優(yōu)選的那樣通過熱水加熱。為了供熱使用一個(gè)入流管01。冷卻的熱水通過一個(gè)回流管02排出。在回流管02中設(shè)置一個(gè)閥門4，它可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的通流閥或者如圖所示是一個(gè)方向閥。閥門4配有一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)裝置5，它由一個(gè)控制和調(diào)節(jié)裝置6操縱。閥門4和/或伺服驅(qū)動(dòng)裝置5還配有一個(gè)位置傳感器7，它例如可以由終端位置開關(guān)構(gòu)成。所述位置傳感器7負(fù)責(zé)在閥門4關(guān)閉時(shí)發(fā)出一個(gè)信號(hào)。該位置傳感器連接到控制和調(diào)節(jié)裝置6上，由此使它可以檢測(cè)到閥門4的關(guān)閉位置。所述控制和調(diào)節(jié)裝置6還連接到一個(gè)溫度傳感器8上。例如這個(gè)傳感器可以監(jiān)測(cè)容器3的溫度。
所述控制和調(diào)節(jié)裝置6例如用于使容器3中的溫度保持在一個(gè)與一個(gè)設(shè)定值一致的數(shù)值。所述設(shè)定值例如由一個(gè)設(shè)定模塊9提供。該設(shè)定值可以是在時(shí)間上恒定的或者也可以是時(shí)間的函數(shù)。它在一個(gè)比較模塊11中與由溫度傳感器8提供的信號(hào)進(jìn)行比較。所產(chǎn)生的信號(hào)差輸送到一個(gè)調(diào)節(jié)放大器12，它相應(yīng)地操縱閥門4的伺服驅(qū)動(dòng)裝置5。
此外所述控制和調(diào)節(jié)裝置6具有一個(gè)存儲(chǔ)模塊14，在其中存儲(chǔ)閥門4的最大泄漏率或者也存儲(chǔ)同一閥門的實(shí)際泄漏率。該存儲(chǔ)模塊14最好是模塊15的一部分，該模塊作為輸入信號(hào)一方面獲得表征閥門4關(guān)閉位置的信號(hào)而另一方面獲得溫度傳感器8的溫度信號(hào)。由在閥門4關(guān)閉后得到的通過溫度傳感器8檢測(cè)到的溫度的時(shí)間曲線，所述模塊15可以確定閥門4的泄漏流量。當(dāng)容器3例如按照一個(gè)E函數(shù)冷卻時(shí)，該E函數(shù)的半值時(shí)間是泄漏流量的一個(gè)尺度。這個(gè)尺度可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊14里面。它還可以在一個(gè)顯示裝置16上、例如一個(gè)顯示器上顯示。此外可以設(shè)有一個(gè)比較器模塊17，它用于使由模塊15確定的泄漏率與一個(gè)例如通過一個(gè)輸入裝置18設(shè)定的泄漏率進(jìn)行比較。所述模塊15可以將所測(cè)量的泄漏流量換算成基于確定的標(biāo)準(zhǔn)比例的泄漏率。這一點(diǎn)例如可以在掌握位于系統(tǒng)中的壓力以及通流介質(zhì)密度的條件下實(shí)現(xiàn)。當(dāng)實(shí)際的泄漏率超過由輸入裝置18設(shè)定的最大泄漏率時(shí)，可以在一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)輸出端19上輸出一個(gè)信號(hào)，它使設(shè)備停機(jī)或者要求維修。為了將泄漏流量換算成泄漏率可以利用下面的關(guān)系式mN[kg/h]=31.6·Kvs[m3/h]·Y(1-p2/p1)·Δp[bar]·p1[kg/m3]]]>在此mN是閥門在完全打開狀態(tài)時(shí)氣體和蒸汽的最大流量。KVS是一個(gè)設(shè)定的閥門流量值。Y(1-p2/p1)是一個(gè)膨脹修正函數(shù)。這個(gè)函數(shù)在p2/p1≤0.5時(shí)基本等于0.5。從這個(gè)點(diǎn)開始這個(gè)函數(shù)作為直線在p2/p1的比值范圍在0.5至1時(shí)接近1。
如果泄漏率例如為0.1％時(shí)首先通過上述公式計(jì)算繼續(xù)打開的閥門的最大流量。這個(gè)數(shù)值與泄漏率相乘得到泄漏流量。反過來(lái)可以通過這種方式由所測(cè)量的泄漏流量計(jì)算泄漏率。
圖2示出熱工技術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)變型的實(shí)施例。在相同標(biāo)記符號(hào)為基礎(chǔ)的條件下參照前面的描述。與前面的描述不同的是在閥門4的前面和后面設(shè)置兩個(gè)用于壓力p1，p2的壓力傳感器21，22。由此可以測(cè)量用于計(jì)算流量所需的壓力。這一點(diǎn)尤其在壓力于熱工技術(shù)系統(tǒng)1中可隨時(shí)間變化的時(shí)候是有意義的和適宜的。
通過模塊15確定的泄漏率或者確定的實(shí)際泄漏流量還可以用于在極其低的負(fù)荷時(shí)改善調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)策略。下面參照?qǐng)D3解釋這一點(diǎn)。
在按照?qǐng)D3的時(shí)間曲線中在第一條虛線畫出的曲線I中給出一個(gè)隨時(shí)間波動(dòng)的熱量需求。這個(gè)需求暫時(shí)為0，其中數(shù)值0不可以通過閥門4實(shí)現(xiàn)。KV值例如為350m3/h時(shí)完全可能存在每小時(shí)幾百升的泄漏流量，這對(duì)于高價(jià)值閥門也是不能避免的。它導(dǎo)致基本熱量輸入到系統(tǒng)里面而且當(dāng)按照曲線I不存在熱量減少的時(shí)候也是如此。所述控制和調(diào)節(jié)裝置6可以這樣考慮，例如對(duì)于時(shí)刻t1，在降低熱需求時(shí)它使閥門完全關(guān)閉，盡管還存在超過由泄漏流量覆蓋的熱需求的熱需求。在一個(gè)下面的熱相(Heizphase)中，它例如以t2開始并且在這個(gè)時(shí)刻實(shí)際的熱需求超過熱流，熱流隨著泄漏流量而來(lái)，所述控制裝置保持閥門關(guān)閉。只有當(dāng)實(shí)際熱需求與泄漏流量之間的偏差太大時(shí)，例如對(duì)于時(shí)刻t3的情況，閥門4稍微打開。但是在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)開孔可以返回到由曲線I設(shè)定的需求后面并且閥門可以按照曲線II在提前的時(shí)刻t4又關(guān)閉了，在該時(shí)刻微少的熱需求按照曲線I又開始降低。由此所述控制和調(diào)節(jié)裝置考慮到由持續(xù)的泄漏流量引起的基本熱量輸入到系統(tǒng)里面，也就是說(shuō)不僅是追溯既往而且在一定程度上是提前感知的。
在圖4中示出一個(gè)熱工技術(shù)系統(tǒng)1，它包括多個(gè)控制和調(diào)節(jié)裝置6a，6b，6c。就控制和調(diào)節(jié)裝置6a，6b，6c的功能和結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照前面的對(duì)按照?qǐng)D1至3的控制和調(diào)節(jié)裝置6的描述。所述控制和調(diào)節(jié)裝置6a至6c可以具有上述配置中的每一個(gè)結(jié)構(gòu)。就此在以相同的標(biāo)記符號(hào)為基礎(chǔ)的條件下請(qǐng)參照前面的描述。在圖4中的標(biāo)記符號(hào)僅僅為了區(qū)別而添加一個(gè)字母索引。在刪去這些字母索引的條件下一般的描述對(duì)圖1和2是有效的。代替射流泵2可以采用調(diào)節(jié)閥2a，2b，2c。溫度傳感器8a，8b，8c可以位于一個(gè)由閥門2a至2c調(diào)節(jié)或控制的管道里面。
所述控制和調(diào)節(jié)裝置6a至6c分別具有一個(gè)出口21a，21b，21c，通過出口存儲(chǔ)模塊14的內(nèi)容連續(xù)地、偶爾地、周期地或隨時(shí)地作為模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)傳遞到一個(gè)中心的控制站22。當(dāng)這個(gè)極限值由控制和調(diào)節(jié)裝置6a至6c監(jiān)測(cè)的時(shí)候，所述傳遞也可以通過超過一個(gè)泄漏流量或泄漏率極限值來(lái)觸發(fā)。在中心控制站22中可以存儲(chǔ)在閥門2a至2c上產(chǎn)生的泄漏率的歷史記錄，用于不僅可隨時(shí)具有的實(shí)際泄漏率，而且還確定趨勢(shì)。通過這種方法還可以在一個(gè)熱工技術(shù)系統(tǒng)1中輕而易舉地確定磨損重點(diǎn)。所述控制站22可以通過一個(gè)過程計(jì)算機(jī)、一個(gè)中央計(jì)算機(jī)和一個(gè)PC構(gòu)成。它包括處理工具、存儲(chǔ)工具和程序形式的相應(yīng)工具，它們處理數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表征閥門2a至2c的泄漏率或泄漏流量。此外設(shè)有用于存儲(chǔ)相應(yīng)的記錄文件(Logfile)并且測(cè)得所期望的趨勢(shì)和特征參數(shù)的工具。
一個(gè)用于一個(gè)通流配件、尤其是用于一個(gè)熱工技術(shù)系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)存儲(chǔ)器裝置，在其中存儲(chǔ)通流配件的泄漏率或泄漏流量。這個(gè)存儲(chǔ)值可以用于單純監(jiān)測(cè)通流配件，以及在需要時(shí)考慮預(yù)先感知的系統(tǒng)的控制，尤其是在極其低的負(fù)荷的情況下。
權(quán)利要求
1.用于一個(gè)通流配件、尤其是用于一個(gè)閥門(4)的控制或調(diào)節(jié)裝置(6)，其具有一個(gè)檢測(cè)裝置(7)，它用于至少檢測(cè)通流配件(4)的關(guān)閉位置，具有一個(gè)存儲(chǔ)器裝置(14)，在其中存儲(chǔ)一個(gè)附屬于通流配件(4)的泄漏率或一個(gè)泄漏流量，用于在運(yùn)行期間由控制或調(diào)節(jié)裝置(6)來(lái)考慮。
2.如權(quán)利要求1所述的控制或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述裝置包括一個(gè)泄漏流量確定裝置(15)用于確定實(shí)際的泄漏流量。
3.如權(quán)利要求2所述的控制或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制或調(diào)節(jié)裝置與一個(gè)顯示裝置(16)連接或者具有一個(gè)顯示裝置，它顯示實(shí)際的泄漏流量。
4.如權(quán)利要求1所述的控制或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制或調(diào)節(jié)裝置與至少一個(gè)溫度傳感器(8)連接，用于由所測(cè)量的溫度推斷泄漏流量。
5.如權(quán)利要求4所述的控制或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述溫度傳感器(8)設(shè)置在通流配件(4)的下游。
6.如權(quán)利要求1所述的控制或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制或調(diào)節(jié)裝置(6)與至少一個(gè)壓力傳感器(21，22)連接，用于由所測(cè)量的壓力值推斷泄漏流量。
7.如權(quán)利要求6所述的控制或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述壓力傳感器(21，22)設(shè)置在通流配件(4)的下游。
8.如權(quán)利要求1所述的控制或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制或調(diào)節(jié)裝置(6)與兩個(gè)壓力傳感器(21，22)連接，它們?cè)O(shè)置在通流配件(4)的前面和后面并且所述控制或調(diào)節(jié)裝置(6)由所測(cè)量的壓力值和一個(gè)設(shè)定的泄漏率確定一個(gè)最大泄漏流量。
9.如權(quán)利要求2和8所述的控制或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制或調(diào)節(jié)裝置將實(shí)際的泄漏流量與最大泄漏流量進(jìn)行比較。
10.如權(quán)利要求9所述的控制或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，當(dāng)實(shí)際的泄漏流量達(dá)到或超過最大泄漏流量時(shí)，所述控制和調(diào)節(jié)裝置給出一個(gè)信號(hào)。
11.用于控制或調(diào)節(jié)一個(gè)具有一個(gè)通流配件(4)的設(shè)備的方法，該通流配件與一個(gè)檢測(cè)裝置(7)連接，它用于至少檢測(cè)通流配件(4)的關(guān)閉位置，其中設(shè)有一個(gè)存儲(chǔ)器裝置(14)，在其中存儲(chǔ)一個(gè)附屬于通流配件(4)的泄漏率，用于在運(yùn)行期間由控制或調(diào)節(jié)裝置(6)來(lái)考慮，其中在本方法中借助于所存儲(chǔ)的泄漏率和所測(cè)量的參數(shù)獲得在關(guān)閉位置所期望的泄漏流量并且在調(diào)節(jié)或控制通流配件時(shí)來(lái)考慮。
全文摘要
一種用于一個(gè)通流配件、尤其是用于一個(gè)熱工技術(shù)系統(tǒng)的控制或調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)存儲(chǔ)器裝置，在其中存儲(chǔ)通流配件的泄漏率或泄漏流量。這個(gè)存儲(chǔ)值可以用于單純監(jiān)測(cè)通流配件，以及在需要時(shí)考慮預(yù)先感知的系統(tǒng)的控制，尤其是在極其低的負(fù)荷的情況下。
文檔編號(hào)F15B21/00GK1693743SQ20051006869
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2005年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月6日
發(fā)明者D·貝滋 申請(qǐng)人:赫爾穆特巴爾茲股份有限公司