專(zhuān)利名稱(chēng)：集成能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種閥門(mén)。更具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種集成能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥。
背景技術(shù)：
高檔建筑物全年耗能中50% 65%消耗于中央空調(diào)系統(tǒng)，變流量空調(diào)系統(tǒng)與定流量空調(diào)系統(tǒng)相比較，水泵及冷卻塔設(shè)備平均可節(jié)能60% 80%、制冷主機(jī)可節(jié)能10% 40%。但是空調(diào)變流量水系統(tǒng)中普遍存在著水力失調(diào)現(xiàn)象，管網(wǎng)水力的不平衡容易造成系統(tǒng)能源的大量浪費(fèi)和設(shè)運(yùn)行噪聲的增加。同時(shí)在能量計(jì)量上存在很大的困難，部分地區(qū)直接采用面積的形式收費(fèi)，導(dǎo)致人們節(jié)能觀(guān)念淡薄，能源大量浪費(fèi)。目前社會(huì)普遍采用的是動(dòng)態(tài)平衡閥和能量表組合的方式完成管網(wǎng)水力控制和能量的累計(jì)。目前公知的用于中央空調(diào)冷熱量計(jì)量的原理和方法可分為三大類(lèi)，即時(shí)間簡(jiǎn)單累計(jì)法、風(fēng)側(cè)溫差流量積算法、水側(cè)溫差流量積算法。其中水側(cè)溫差流量積算法的能量計(jì)量理論完善，精度高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，目前有很多的成熟技術(shù)和系列化的單一產(chǎn)品?；谶@種原理的冷熱量計(jì)量表主要由流量傳感器、配對(duì)溫度傳感器和積算器(控制器)三部分組成。按流量傳感器形式的不同，這類(lèi)能量表還分為機(jī)械葉輪式、超聲波式和電磁式三種型號(hào)。其中機(jī)械葉輪式能量計(jì)量表因機(jī)械結(jié)構(gòu)中存在有微型可動(dòng)部件，對(duì)水介質(zhì)的要求較高，在安裝上要求配套過(guò)濾器以防雜質(zhì)對(duì)表的損傷。機(jī)械式能量表因其測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，精度一般，目前已經(jīng)大量應(yīng)用在風(fēng)機(jī)盤(pán)管的計(jì)量之中。而超聲波式和電磁式的小口徑能量表因價(jià)格、技術(shù)等因素的影響，很少有普及應(yīng)用。以FlowCon、DANF0SS為代表的世界著名品牌動(dòng)態(tài)壓差平衡閥產(chǎn)品，其本質(zhì)上是機(jī)械自力式壓差平衡閥，其動(dòng)態(tài)壓差平衡的機(jī)械原理十分簡(jiǎn)單，即當(dāng)控制目標(biāo)兩端壓差DP = P1-P3隨機(jī)變化時(shí)，利用壓差平衡控制器通過(guò)機(jī)械方式改變DP2 = P2-P3的差值確保DP1 = P1-P2自動(dòng)恒定(壓差控制后置式原理)?；蛘?，利用壓差平衡控制器通過(guò)機(jī)械方式改變DP1 =P1-P2的差值確保DP2 = P2-P3自動(dòng)恒定(壓差控制前置式原理)。目前大量應(yīng)用的動(dòng)態(tài)壓差平衡閥產(chǎn)品普遍采用彈簧機(jī)械自力式的實(shí)現(xiàn)原理，因而存在通流能力明顯偏小、動(dòng)態(tài)平衡壓差控制范圍小、應(yīng)用不靈活、工作壓差起始值偏高，總體耗能偏高(由于DP = DPJDP2，實(shí)際使用時(shí)須犧牲壓差控制器的壓力來(lái)維持電動(dòng)調(diào)節(jié)部分的壓差自動(dòng)恒定。顯然犧牲壓差控制器的壓力也是浪費(fèi)能耗)。目前公知的還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一種集能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種集成能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的提供一種集成能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，包括閥體和設(shè)于閥體中的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組件，設(shè)于電動(dòng)閥體組件上的執(zhí)行器以電纜連接于控制器；所述閥體包括前閥體和后閥體，前閥體和后閥體的壁上各設(shè)有一個(gè)測(cè)壓孔，每個(gè)測(cè)壓孔內(nèi)裝有一個(gè)壓力傳感器; 控制器通過(guò)電纜分別與兩個(gè)壓力傳感器、能量積分儀表和控制端壓力傳感器相連，能量積分儀表還通過(guò)電纜分別與兩個(gè)溫度傳感器相連。作為一種改進(jìn)，所述與能量積分儀表相連的兩個(gè)溫度傳感器分別安裝在用戶(hù)中央空調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)水管和出水管上。作為一種改進(jìn)，所述閥體通過(guò)管路與位于用戶(hù)中央空調(diào)水系統(tǒng)中的控制對(duì)象相連，所述控制端壓力傳感器安裝于靠近控制對(duì)象的管路上。作為一種改進(jìn)，所述能量積分儀表包含兩個(gè)溫度端子、兩個(gè)通訊端子、電源端子和屏幕。作為一種改進(jìn)，所述控制器通過(guò)電纜與能量積分儀表的通訊端子相連。作為一種改進(jìn)，所述電動(dòng)閥體組件包括閥板和閥桿，兩個(gè)配流板對(duì)稱(chēng)安裝于閥板的兩側(cè)。作為一種改進(jìn)，所述前閥體、電動(dòng)閥體組件、后閥體通過(guò)螺帽螺栓標(biāo)準(zhǔn)件依次連接。作為一種改進(jìn)，所述前閥體、電動(dòng)閥體組件、后閥體依次連接并呈外部一體化的結(jié)構(gòu)。作為一種改進(jìn)，所述前閥體和后閥體是等直徑的筒體或變直徑的筒體。作為一種改進(jìn)，所述執(zhí)行器和控制器安裝于一體式的外殼中。本實(shí)用新型所述集能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，是通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)其功能的(I)在控制器內(nèi)設(shè)定調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性為線(xiàn)性調(diào)節(jié)特性、等百分比調(diào)節(jié)特性或拋物線(xiàn)調(diào)節(jié)特性其中任意一種；(2)控制器通過(guò)能量積分儀表傳輸?shù)陌惭b在管道上的溫度傳感器數(shù)據(jù)或者控制器內(nèi)部預(yù)設(shè)的運(yùn)行模式來(lái)確定冬夏模式；(3)在控制器內(nèi)設(shè)定調(diào)節(jié)閥的冬、夏控制壓差值；(4)根據(jù)實(shí)際需求確定PID算法的正反作用；(5)控制器對(duì)安裝在溫度控制點(diǎn)上的溫度傳感器的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并與控制器內(nèi)部的冬、夏壓差控制值作PID計(jì)算，得出一個(gè)中間變量值X。(6)控制器將中間變量X直接等比轉(zhuǎn)化為執(zhí)行器控制信號(hào)輸出值；(7)控制器控制執(zhí)行器輸出同時(shí)，再次采集壓力傳感器的壓差值，重復(fù)PID計(jì)算、 輸出，直至采集的壓差值與設(shè)定的壓差值相等；(8)通過(guò)在控制器內(nèi)輸入的調(diào)節(jié)閥的實(shí)際調(diào)節(jié)特性、控制器采樣執(zhí)行器的行程值和閥前后壓力傳感器的壓差值，獲得實(shí)際流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的實(shí)際體積流量值；(9)能量積分儀表采樣兩個(gè)溫度傳感器的溫度值，從控制器內(nèi)讀取實(shí)際體積流量值，并換算成質(zhì)量流量值后，通過(guò)換算獲得實(shí)際的能量數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的集能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥具有壓力無(wú)關(guān)型的理想閥門(mén)調(diào)節(jié)特性，能夠自動(dòng)屏蔽壓力波動(dòng)干擾，提高實(shí)際調(diào)節(jié)精度，并集成了能量量計(jì)量功能。且一體閥結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單、工作壓差起始值小、通流能力大、使用壽命長(zhǎng)、制造成本低廉，適合小批量多品種生產(chǎn)。由于具有能量計(jì)量和動(dòng)態(tài)平衡功能，應(yīng)用于空調(diào)、供熱管網(wǎng)水系統(tǒng)時(shí)其綜合節(jié)能效果十分明顯。采用這種集能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥時(shí)，空調(diào)管網(wǎng)水系統(tǒng)綜合節(jié)能效果可達(dá)10% 55%。

圖I是本實(shí)用新型的示意圖。圖2是閥門(mén)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是能量積分儀表示意圖。圖4是本實(shí)用新型產(chǎn)品的一種安裝示意圖。圖5是本實(shí)用新型產(chǎn)品的另一種安裝示意圖。附圖中附圖標(biāo)記為調(diào)節(jié)閥I、壓力傳感器2、控制器3、執(zhí)行器4、能量積分儀表5、 溫度傳感器6、控制端壓力傳感器7 ;閥體101、配流板102、測(cè)壓孔103、測(cè)壓孔104、配流板 105、閥板106 ;溫度端子501、溫度端子502、通訊端子503、通訊端子504、電源端子505、屏幕 506。
具體實(shí)施方式
參考附圖一，下面將對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。圖中給出了一種集成能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，執(zhí)行器4通過(guò)電動(dòng)閥體組件安裝于調(diào)節(jié)閥I的閥體101上，由執(zhí)行器4驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥I的行程動(dòng)作，實(shí)施調(diào)節(jié)閥的模擬量調(diào)節(jié)；兩個(gè)壓力傳感器2安裝在測(cè)壓孔103、104內(nèi)，用于測(cè)量調(diào)節(jié)閥入口處和出口處的壓差；通過(guò)一個(gè)壓力傳感器2與靠近控制對(duì)象側(cè)的控制端壓力傳感器7測(cè)量控制對(duì)象兩端的壓差。壓力傳感器2、7均通過(guò)電纜與控制器3相連接，控制器3采樣獲得調(diào)節(jié)閥入口處和出口處的壓差值，同時(shí)執(zhí)行器4通過(guò)電纜和控制器3相連接，控制器3采樣獲得調(diào)節(jié)閥 I的行程值。能量積分儀表5通過(guò)電纜與控制器3相連接，從控制器3那里獲得實(shí)際體積流量數(shù)據(jù)，能量積分儀表5通過(guò)電纜與溫度傳感器6相連接，采樣獲得進(jìn)水管處溫度和回水管處溫度，通過(guò)電纜將溫度傳感器6數(shù)值傳輸?shù)娇刂破?以供控制器3判斷冬夏模式，并配合獲得的實(shí)際體積流量數(shù)據(jù)，換算成質(zhì)量流量數(shù)據(jù)計(jì)算得到能量數(shù)值，2個(gè)溫度傳感器6分別安裝在進(jìn)水管和回水管處。參考附圖2，圖中給出調(diào)節(jié)閥I的具體介紹。調(diào)節(jié)閥I包括閥體101、配流板102、 測(cè)壓孔103、測(cè)壓孔104、配流板105、閥板106 ;配流板102和配流板105對(duì)稱(chēng)安裝在閥板 106兩側(cè)，優(yōu)化調(diào)節(jié)特性，測(cè)壓孔103和測(cè)壓孔104分別位于閥板106兩側(cè)方向，測(cè)壓孔103 和測(cè)壓孔104與閥體101內(nèi)部流道連通，測(cè)壓孔103和測(cè)壓孔104通過(guò)引壓管接至壓差傳感器2，測(cè)量調(diào)節(jié)閥I入口處和出口處的壓差。參考附圖3，圖中給出能量積分儀表5的具體介紹。能量積分儀表5包含溫度端子501、溫度端子502、通訊端子503、通訊端子504、電源端子505、屏幕506 ;控制器3通過(guò)電纜與通訊端子503相連接，從而使能量積分儀表5從控制器3處獲得實(shí)際流量數(shù)值?？刂破?既可以采用通用型智能控制器產(chǎn)品，也可以專(zhuān)用智能控制器進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，控制器3還包括一些標(biāo)準(zhǔn)I/O接線(xiàn)端子。控制器3可選用SIENENS公司的S7-200通用 PLC產(chǎn)品并用STEP7進(jìn)行高級(jí)編程實(shí)現(xiàn)，也可以采用多回路智能調(diào)節(jié)儀表，或者基于嵌入式的單片機(jī)(MCU)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)組態(tài)、或者基于成熟DDC產(chǎn)品進(jìn)行二次組態(tài)。能量積分儀表 5也是成熟產(chǎn)品，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選型市購(gòu)獲得。本實(shí)用新型中閥門(mén)實(shí)現(xiàn)控制的原理如下(I)在控制器內(nèi)設(shè)定調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性為線(xiàn)性調(diào)節(jié)特性、等百分比調(diào)節(jié)特性或拋物線(xiàn)調(diào)節(jié)特性其中任意一種；(2)控制器通過(guò)能量積分儀表傳輸?shù)陌惭b在管道上的溫度傳感器數(shù)據(jù)或者控制器內(nèi)部預(yù)設(shè)的運(yùn)行模式來(lái)確定冬夏模式；(3)在控制器內(nèi)設(shè)定調(diào)節(jié)閥的冬、夏控制壓差值；[0047](4)根據(jù)實(shí)際需求確定PID算法的正反作用；(5)控制器對(duì)安裝在溫度控制點(diǎn)上的溫度傳感器的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并與控制器內(nèi)部的冬、夏壓差控制值作PID計(jì)算，得出一個(gè)中間變量值X。(6)控制器將中間變量X直接等比轉(zhuǎn)化為執(zhí)行器控制信號(hào)輸出值；(7)控制器控制執(zhí)行器輸出同時(shí)，再次采集壓力傳感器的壓差值，重復(fù)PID計(jì)算、 輸出，直至采集的壓差值與設(shè)定的壓差值相等；(8)通過(guò)在控制器內(nèi)輸入的調(diào)節(jié)閥的實(shí)際調(diào)節(jié)特性、控制器采樣執(zhí)行器的行程值和閥前后壓力傳感器的壓差值，獲得實(shí)際流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的實(shí)際體積流量值；(9)能量積分儀表采樣兩個(gè)溫度傳感器的溫度值，從控制器內(nèi)讀取實(shí)際體積流量值，并換算成質(zhì)量流量值后，通過(guò)換算獲得實(shí)際的能量數(shù)據(jù)。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍
權(quán)利要求1.集成能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，包括閥體和設(shè)于閥體中的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組件，設(shè)于電動(dòng)閥體組件上的執(zhí)行器以電纜連接于控制器；其特征在于，所述閥體包括前閥體和后閥體，前閥體和后閥體的壁上各設(shè)有一個(gè)測(cè)壓孔，每個(gè)測(cè)壓孔內(nèi)裝有一個(gè)壓力傳感器； 控制器通過(guò)電纜分別與兩個(gè)壓力傳感器、能量積分儀表和控制端壓力傳感器相連，能量積分儀表還通過(guò)電纜分別與兩個(gè)溫度傳感器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，其特征在于，所述與能量積分儀表相連的兩個(gè)溫度傳感器分別安裝在用戶(hù)中央空調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)水管和出水管上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，其特征在于，所述閥體通過(guò)管路與位于用戶(hù)中央空調(diào)水系統(tǒng)中的控制對(duì)象相連，所述控制端壓力傳感器安裝于靠近控制對(duì)象的管路上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述任意一項(xiàng)中所的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，其特征在于，所述能量積分儀表包含兩個(gè)溫度端子、兩個(gè)通訊端子、電源端子和屏幕。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述任意一項(xiàng)中所的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，其特征在于，所述控制器通過(guò)電纜與能量積分儀表的通訊端子相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述任意一項(xiàng)中所的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，其特征在于，所述電動(dòng)閥體組件包括閥板和閥桿，兩個(gè)配流板對(duì)稱(chēng)安裝于閥板的兩側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述任意一項(xiàng)中所的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，其特征在于，所述前閥體、電動(dòng)閥體組件、后閥體通過(guò)螺帽螺栓標(biāo)準(zhǔn)件依次連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述任意一項(xiàng)中所的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，其特征在于，所述前閥體、電動(dòng)閥體組件、后閥體依次連接并呈外部一體化的結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述任意一項(xiàng)中所的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，其特征在于，所述前閥體和后閥體是等直徑的筒體或變直徑的筒體。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述任意一項(xiàng)中所的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥，其特征在于，所述執(zhí)行器和控制器安裝于一體式的外殼中。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及閥門(mén)，旨在提供一種集成能量感知功能的智能動(dòng)態(tài)壓差平衡閥。該閥包括閥體和設(shè)于閥體中的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組件，設(shè)于電動(dòng)閥體組件上的執(zhí)行器以電纜連接于控制器；所述閥體包括前閥體和后閥體，前閥體和后閥體的壁上各設(shè)有一個(gè)測(cè)壓孔，每個(gè)測(cè)壓孔內(nèi)裝有一個(gè)壓力傳感器；控制器通過(guò)電纜分別與兩個(gè)壓力傳感器、能量積分儀表和控制端壓力傳感器相連，能量積分儀表還通過(guò)電纜分別與兩個(gè)溫度傳感器相連。該閥具有壓力無(wú)關(guān)型的理想閥門(mén)調(diào)節(jié)特性，能夠自動(dòng)屏蔽壓力波動(dòng)干擾，提高實(shí)際調(diào)節(jié)精度，并集成了能量量計(jì)量功能。且一體閥結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單、工作壓差起始值小、通流能力大、使用壽命長(zhǎng)、制造成本低廉，適合小批量多品種生產(chǎn)。
文檔編號(hào)F16K17/00GK202349298SQ201120463250
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者朱瑩, 沈新榮, 王小華, 趙棟, 麻劍鋒 申請(qǐng)人:杭州哲達(dá)科技股份有限公司