本發(fā)明屬于閥門技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種集成式流量平衡測(cè)量單元。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，流量平衡產(chǎn)品以其優(yōu)異的節(jié)能性，解決了大部分系統(tǒng)中存在的水力失調(diào)的問(wèn)題，因而受到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)有流量平衡產(chǎn)品體積結(jié)構(gòu)大，同時(shí)由于起始工作壓差過(guò)高、閥芯振顫造成高噪聲等問(wèn)題，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用范圍。流量平衡產(chǎn)品、壓力、流量傳感器都是供水系統(tǒng)管網(wǎng)中常設(shè)的組件，配合使用來(lái)實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)的調(diào)節(jié)與狀態(tài)監(jiān)控。現(xiàn)有工業(yè)流量計(jì)測(cè)量精度低，同時(shí)安裝條件苛刻，對(duì)前后直管段要求高，一般要求上游直管段長(zhǎng)度≥5d(d為管路通徑)，下游直管段長(zhǎng)度≥3d(d為管路通徑)，給現(xiàn)場(chǎng)安裝造成了很大的困難。根據(jù)供水系統(tǒng)的發(fā)展要求，需解決流量平衡產(chǎn)品調(diào)節(jié)性能差、流量計(jì)測(cè)量精度低、安裝困難的問(wèn)題，急需發(fā)展體積小、調(diào)節(jié)測(cè)試性能優(yōu)、可靠性高的集成式流量平衡測(cè)量單元。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種集成式流量平衡測(cè)量單元，該單元設(shè)計(jì)巧妙，配置簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，兼具調(diào)節(jié)和多種測(cè)試功能，測(cè)試精度高，控制方便，可靠性高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種集成式流量平衡測(cè)量單元，包括閥體、閥芯、填料密封、閥芯組件、壓力傳感器、流量計(jì)、閥蓋、驅(qū)動(dòng)裝置、控制箱，閥蓋限位套、彈簧擋圈和彈簧，所述閥芯通過(guò)閥芯組件和填料密封與閥體連接，閥芯端面和側(cè)面設(shè)有用于水流通的開(kāi)孔，所述閥體兩端分別設(shè)有一個(gè)壓力傳感器，兩個(gè)所述壓力傳感器通過(guò)傳感器信號(hào)線與控制箱連接，閥體上設(shè)有流量計(jì)，所述流量計(jì)通過(guò)流量計(jì)信號(hào)線與控制箱連接，所述閥蓋限位套與閥蓋連接，閥蓋與閥體連接，閥蓋限位套與閥芯形成的空腔內(nèi)設(shè)有彈簧，所述彈簧頂部通過(guò)彈簧擋圈與閥蓋限位套連接，所述閥蓋限位套與驅(qū)動(dòng)裝置連接，驅(qū)動(dòng)裝置與控制箱連接，控制箱與上位機(jī)電連接。
在上述技術(shù)方案中，閥體內(nèi)設(shè)有多孔整流器，所述多孔整流器上設(shè)有多個(gè)孔徑不同的整流孔，所述整流孔的直徑為0.5—0.8mm。
在上述技術(shù)方案中，所述閥芯與閥體連接方式采用y型閥體結(jié)構(gòu)。
在上述技術(shù)方案中，所述閥體的進(jìn)水口處設(shè)有濾除2mm以上顆粒的濾網(wǎng)，該濾網(wǎng)為可拆卸式。
在上述技術(shù)方案中，所述閥芯采用上置式結(jié)構(gòu)。
在上述技術(shù)方案中，所述控制箱外設(shè)有can總線接口與上位機(jī)連接。
在上述技術(shù)方案中，所述彈簧的材質(zhì)為06cr17ni12mo2，所述閥體和閥芯的材質(zhì)為鈦合金，前述閥體和閥芯進(jìn)行表面硬化處理，增強(qiáng)了防腐能力，也增強(qiáng)了抗沖刷能力，能適應(yīng)高流速的液體。
在上述技術(shù)方案中，所述壓力傳感器和流量計(jì)上設(shè)有就地顯示儀表。
在上述技術(shù)方案中，所述驅(qū)動(dòng)裝置為電動(dòng)執(zhí)行器。
在上述技術(shù)方案中，所述壓力傳感器與閥體之間設(shè)有壓力傳感器密封圈，所述流量計(jì)與閥體之間設(shè)有0型密封圈。
本發(fā)明的有益效果是：
1、該集成式流量平衡測(cè)量單元對(duì)流量平衡組件、壓力傳感器、流量傳感器、多孔整流器進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，閥芯開(kāi)孔線型和面積根據(jù)單元通徑和常用流量通過(guò)流體連續(xù)性方程和伯努利方程迭代設(shè)計(jì)確定，具有體積小、適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；
2、閥芯采用上置式y(tǒng)型閥體結(jié)構(gòu)，減小閥體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，減小閥內(nèi)部流阻，增大閥門流通能力；同時(shí)閥體入口設(shè)有濾除2～3mm及以上顆粒的可拆卸式濾網(wǎng)，也能有效防止閥芯卡滯；
3、閥體上設(shè)有多孔整流器，整流器上設(shè)置有0.5～0.8mm通徑不同的整流孔，渦流被最小化，配合閥體上的流量計(jì)，能減小安裝空間，有效提高測(cè)量精度；
4、電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)驅(qū)動(dòng)閥蓋限位套的位置，與彈簧配合使用，完成集成式流量平衡測(cè)量單元不同工況下的流量調(diào)節(jié)；電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置與閥蓋限位套采用直連式結(jié)構(gòu)，有效縮小集成式流量平衡測(cè)量單元的體積，減小集成式流量平衡測(cè)量單元故障概率；
5、彈簧采用06cr17ni12mo2，所述閥芯采用鈦合金，同時(shí)進(jìn)行表面硬化處理，有很強(qiáng)的防腐能力，耐海水和多種腐蝕介質(zhì)；通過(guò)對(duì)閥芯前后壓力(p1、p2)和系統(tǒng)流量(q)的數(shù)據(jù)采集，完成對(duì)未知成份流體的密度ρ測(cè)量。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中：1.閥體，2.閥芯，21.閥芯開(kāi)孔，3.填料密封，4.閥芯組件，5.多孔整流器，6.壓力傳感器密封圈，7.壓力傳感器，8.壓力傳遞信號(hào)線，9.流量計(jì)，10.流量傳遞信號(hào)線，11.o型密封圈，12.閥蓋，13.電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，14.控制箱，15.can總線接口，16.閥蓋限位套，17.彈簧擋圈，18.彈簧，19.濾網(wǎng)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示的一種集成式流量平衡測(cè)量單元，包括閥體1、閥芯2、填料密封3、閥芯組件4、壓力傳感器7、流量計(jì)9、閥蓋12、驅(qū)動(dòng)裝置13、控制箱14，閥蓋限位套16、彈簧擋圈17和彈簧18，所述閥芯2通過(guò)閥芯組件4和填料密封3與閥體1連接，閥芯2端面和側(cè)面設(shè)有用于水流通的開(kāi)孔21，所述閥體1兩端分別設(shè)有一個(gè)壓力傳感器7，兩個(gè)所述壓力傳感器7通過(guò)傳感器信號(hào)線8與控制箱13連接，閥體1上設(shè)有流量計(jì)9，所述流量計(jì)9通過(guò)流量計(jì)信號(hào)線10與控制箱14連接，所述閥蓋限位套16與閥蓋12連接，閥蓋12與閥體1連接，閥蓋限位套16與閥芯2形成的空腔內(nèi)設(shè)有彈簧18，所述彈簧18頂部通過(guò)彈簧擋圈17與閥蓋限位套16連接，所述閥蓋限位套16與驅(qū)動(dòng)裝置13連接，驅(qū)動(dòng)裝置13與控制箱14連接，控制箱14與上位機(jī)電連接。閥芯開(kāi)孔21分為閥芯端面固定開(kāi)孔和閥芯側(cè)面開(kāi)孔，開(kāi)孔線型和面積由集成式流量平衡測(cè)量單元通徑和常用流量通過(guò)流體連續(xù)性方程和伯努利方程迭代設(shè)計(jì)確定。所述驅(qū)動(dòng)裝置13與閥蓋限位套16取消傳動(dòng)裝置，采用直連式，有效縮小集成式流量平衡測(cè)量單元的體積，減小集成式流量平衡測(cè)量單元故障概率。驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)驅(qū)動(dòng)閥蓋限位套16的位置，與彈簧17配合使用，完成集成式流量平衡測(cè)量單元不同工況下的流量調(diào)節(jié)。
在上述技術(shù)方案中，閥體1內(nèi)設(shè)有多孔整流器5，所述多孔整流器5上設(shè)有多個(gè)孔徑不同的整流孔，所述整流孔的直徑為0.5—0.8mm。多孔整流器5能極大限度地將流場(chǎng)平衡調(diào)整成理想狀態(tài)，流體將被平衡調(diào)整，渦流被最小化，滿足流量測(cè)試條件。
在上述技術(shù)方案中，所述閥芯2與閥體1連接方式采用y型閥體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能減小閥體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，減小閥內(nèi)部流阻，增大閥門流通能力。
在上述技術(shù)方案中，所述閥體1的進(jìn)水口處設(shè)有濾除2mm以上顆粒的濾網(wǎng)19，該濾網(wǎng)19為可拆卸式，濾網(wǎng)19更換方便，同時(shí)能有效濾除大顆粒雜質(zhì)。
在上述技術(shù)方案中，所述閥芯2采用上置式結(jié)構(gòu)。閥芯2采用上置式結(jié)構(gòu)，即使閥體1內(nèi)留有小顆粒雜質(zhì)或沉淀物，也能有效防止閥芯2卡滯。
在上述技術(shù)方案中，所述控制箱14外設(shè)有can總線接口15與上位機(jī)(未畫出))連接。通過(guò)can總線接口15與上位機(jī)連接，能有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，同時(shí)提高數(shù)據(jù)傳輸精度。
在上述技術(shù)方案中，所述彈簧18的材質(zhì)為06cr17ni12mo2，所述閥芯2的材質(zhì)為鈦合金，所述閥體1的材質(zhì)為鈦合金，前述閥體和閥芯2進(jìn)行表面硬化處理，增強(qiáng)了防腐能力和抗沖刷能力，滿足不同介質(zhì)和高流速時(shí)的使用需求。
在上述技術(shù)方案中，所述壓力傳感器7和流量計(jì)9上分別設(shè)有就地顯示儀表。就地顯示儀表能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的就地監(jiān)測(cè)，不需要通過(guò)上位機(jī)既能得知壓力和流量大小。
在上述技術(shù)方案中，所述驅(qū)動(dòng)裝置13為電動(dòng)執(zhí)行器。電動(dòng)執(zhí)行器通過(guò)控制閥蓋限位套16的位置，通過(guò)改變彈簧18的壓縮量，完成該集成式流量平衡測(cè)量單元不同工況下的流量調(diào)節(jié)。
在上述技術(shù)方案中，所述壓力傳感器7與閥體1之間設(shè)有壓力傳感器密封圈6，所述流量計(jì)9與閥體1之間設(shè)有0型密封圈11。
通過(guò)對(duì)閥芯2前后壓力(p1、p2)和系統(tǒng)流量(q)的數(shù)據(jù)采集，根據(jù)公式(1)，集成式流量平衡測(cè)量單元對(duì)完成對(duì)未知成份流體的密度ρ測(cè)量。根據(jù)公式ρ＝q2/(p1-p2)，即可得出未知成分流體的密度。
本實(shí)施例中，該閥的行程為20mm，額定流量為15t/h，工作壓差為20～200kpa，在工作壓差范圍內(nèi)，分別對(duì)閥芯相對(duì)行程0％、25％、50％、75％、100％等5個(gè)開(kāi)度進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：
閥芯位置0mm時(shí)，閥前后壓差為20kpa，流量為14.97t/h；
閥芯位置5mm時(shí)，閥前后壓差為65kpa，流量為14.99t/h；
閥芯位置10mm時(shí)，閥前后壓差為111kpa，流量為15.01t/h；
閥芯位置15mm時(shí)，閥前后壓差為156kpa，流量為15.02t/h；
閥芯位置20mm時(shí)，閥前后壓差為200kpa，流量為15.03t/h。
集成式流量平衡測(cè)量單元流量控制精度在0.5％以內(nèi)。
通過(guò)設(shè)計(jì)多孔整流器5，能對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行平衡，降低了渦流、振動(dòng)和信號(hào)噪聲，流場(chǎng)穩(wěn)定性大大提高，精確度比傳統(tǒng)節(jié)流裝置提升了5～10倍，重復(fù)性能達(dá)到0.2％。大多數(shù)情況下，其前后直管段為0.5d(d為管路通徑)，節(jié)省了大量安裝空間，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。