專利名稱：一種智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及氣動調(diào)節(jié)閥。更具體地說，本實用新型涉及ー種基于高級計算的智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥。
背景技術(shù)：
在エ業(yè)、建筑水系統(tǒng)管網(wǎng)中普遍存在著水力失調(diào)現(xiàn)象，管網(wǎng)水力不平衡易造成系統(tǒng)能源的浪費和設(shè)備運行噪聲的増加，具有高級智能動態(tài)流量平衡功能的流體控制閥是解決復雜管網(wǎng)水力平衡的最佳手段。目前普遍應(yīng)用的動態(tài)流量平衡電動控制閥，本質(zhì)上是ー種具有機械自力式壓差自動控制功能的壓カ無關(guān)型電動閥，其動態(tài)平衡的原理比較簡單，即一體型或組合型動態(tài)平 衡電動閥的兩端壓差DP = P1-P3隨機變化時，利用機械自力式壓差控制裝置(閥)通過改變DP2 = P2-P3的值自動控制DP1 = P1-P2恒定，或者利用機械自力式壓差平衡控制器通過改變DP1 = P1-P2的值確保DP2 = P2-P3自動恒定。動態(tài)平衡電動閥最新產(chǎn)品普遍采用彈簧機械自力式的實現(xiàn)原理，因而存在通流能力小、動態(tài)工作壓差控制范圍有限、應(yīng)用不靈活、工作壓差起始點高，閥兩端總體壓損偏高等缺點(由于DP = DPJDP2，實際使用時須以犧牲壓差控制器的壓カ來維持電動調(diào)節(jié)閥分壓差如DP1的恒定，顯然犧牲壓差控制器的壓カ也是浪費能耗)。在エ業(yè)水系統(tǒng)管網(wǎng)中往往使用開關(guān)型閥門進行粗放的管理和控制，在較少的情況下會使用基于最簡單PID控制原理的調(diào)節(jié)閥，實際調(diào)節(jié)效果較差，造成能耗浪費嚴重等現(xiàn)象。目前還沒有發(fā)現(xiàn)基于高級智能算法配合壓カ傳感器、溫度傳感器、定位器和控制器進行控制的智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供ー種智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了ー種智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥，包括閥體、壓カ傳感器、溫度傳感器、氣缸、定位器和控制器；所述壓カ傳感器和溫度傳感器安裝于閥體上，控制器和氣缸分別通過控制器支架、氣缸支架安裝于閥體上，定位器通過定位器支架安裝在氣缸上；壓カ傳感器、溫度傳感器、定位器分別通過電纜和控制器相連接。作為ー種改進，所述壓カ傳感器有兩個，分別安裝在閥體的入水口和出水ロ。作為ー種改進，所述控制器上設(shè)置有I/O接線端子。作為ー種改進，所述閥體是具有調(diào)節(jié)特性的調(diào)節(jié)閥閥體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是利用控制器的數(shù)據(jù)采集功能讀入外部輸入的閥的動態(tài)行程設(shè)定值，采用等百分比或者其他特性公式計算出閥的動態(tài)平衡流量設(shè)定值，當流進閥體的動態(tài)平衡流量測量值(利用流量傳感器直接進行測量)與動態(tài)平衡流量設(shè)定值發(fā)生偏差吋，利用APID控制算法直接調(diào)節(jié)閥體的開度，從而直接實現(xiàn)動態(tài)流量的自動平衡。本實用新型的閥體可以是具有理想的等百分比或者線性調(diào)節(jié)特性，屬于ー種壓カ無關(guān)型氣動調(diào)節(jié)閥，且機械結(jié)構(gòu)和加工エ藝簡單、工作壓差起始值小、通流能力大，當應(yīng)用于建筑、エ業(yè)水系統(tǒng)時其綜合節(jié)能效果十分明顯。

圖I是本實用新型實施例中智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意與裝配圖。圖例中標記1閥體、2壓カ傳感器、3溫度傳感器、4氣缸支架、5氣缸、6定位器支架、7定位器、8、氣管、9控制器、10控制器支架。
具體實施方式
參考附圖1，下面將對本實用新型進行詳細描述。圖中給出了ー種智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥，包括閥體I、壓カ傳感器2、溫度傳感器3,氣缸支架4、氣缸5、定位器支架6、定位器7、控制器支架10、控制器9。安裝于閥體I上的兩個壓力傳感器2，以及溫度傳感器3通過電纜和控制器9相連接，安裝于氣缸5上的定位器7通過電纜和控制器9相連接；氣缸5通過氣缸支架4安裝于閥體I上，定位器7通過定位器支架6安裝在氣缸5上，控制器9通過控制器支架10安裝于閥體I上，壓カ傳感器2和溫度傳感器3安裝于閥體I上。壓カ傳感器2分別安裝在閥體I的入水口和出水ロ，用于測量閥體I入水口和出水口的壓力，通過電纜傳輸給控制器9 ;溫度傳感器3安裝于閥體I上，用于測量流進閥體I介質(zhì)的溫度，通過電纜傳輸給控制器9 ;氣缸5通過氣缸支架4安裝在閥體I上，與閥體I的閥桿相連接，驅(qū)動閥體I的開度；定位器7通過定位器支架6安裝在氣缸5上，通過氣管8驅(qū)動氣缸5的動作，并通過電纜和控制器9相連接；控制器9通過電纜和定位器7相連接，傳輸閥門的開度和獲得閥門開度位置的反饋。所述控制器9內(nèi)嵌入或者下載ー種“基于高級計算實現(xiàn)壓力無關(guān)型的具有理想調(diào)節(jié)特性”的控制程序。利用該程序的高級計算，控制器輸出標準控制信號通過電纜線直接調(diào)節(jié)定位器，通過控制閥體I的開度實現(xiàn)動態(tài)平衡流量的自動控制。這是ー種典型的屬于壓力無關(guān)型的智能動態(tài)流量平衡控制方法。對于本實用新型的智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥，可以引入ー個外部輸入的閥的動態(tài)行程設(shè)定值變量Y(即對應(yīng)于外部輸入的標準模擬量電信號)。例如O 10VDC電信號表示Ye、4 20mA電信號表示Y e [4，20]。不妨假設(shè)閥的無量綱閥動態(tài)行程設(shè)定值變量X，例如(I)對于O 10VDC標準電信號，取X = Y/10(1-1)(2)對于4 20mA標準電信號，取X= (Y-4)/16 (1-2)(3)對于2 10VDC標準電信號，取X = (Υ-2)/10 ； (1-3)[0030](4)對于O 5VDC標準電信號，取X = Y/5 ；(1-4)對于等百分比調(diào)節(jié)特性，定義控制閥的可調(diào)比R為常數(shù)，則有量綱的等百分比調(diào)節(jié)特性計算公式Q = Qmax · RH (2) 對應(yīng)于無量綱的等百分比調(diào)節(jié)特性計算公式—=~ = RX—1(3)顯然，公式⑵ 公式(3)也可以采用近似數(shù)學擬合公式進行描述顯然，公式⑵ 公式(3)也可以采用近似數(shù)學擬合公式進行描述。所述控制器9既可以采用具有高級數(shù)學函數(shù)計算功能和可實現(xiàn)APID控制算法的通用型智能控制器產(chǎn)品，也可以專門開發(fā)智能控制器產(chǎn)品(例如基于單片機MCU的開發(fā))。所述控制器9還包括ー些I/O接線端子。當外部輸入的閥的動態(tài)行程設(shè)定值Y給定時(即外部輸入方式設(shè)定動態(tài)流量值)，對應(yīng)的無量綱動態(tài)電行程設(shè)定值變量X也即給定，利用等百分比調(diào)節(jié)特性計算公式(2)容易計算出動態(tài)平衡流量Q的設(shè)定值(這是ー種動態(tài)流量設(shè)定值，即設(shè)定流量隨外部輸入電信號的大小而改變)。當閥的動態(tài)平衡流量測量值與動態(tài)平衡流量設(shè)定值發(fā)生偏差吋，利用控制器9的內(nèi)置APID控制算法通過改變閥體I的開度，實現(xiàn)閥門流量自動恒定在某動態(tài)設(shè)定值，即動態(tài)平衡流量的自動控制。本實用新型的智慧型動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)方法步驟如下(I)在控制器9中設(shè)定閥門的動態(tài)平衡流量最大值Qmax ;(2)控制器9讀入外部輸入的閥的動態(tài)行程設(shè)定值Y，并將閥位動態(tài)電行程設(shè)定值Y的模擬量控制信號轉(zhuǎn)換成無量綱變量X ；(3)根據(jù)計算公式(2)計算出動態(tài)平衡流量設(shè)定值Qs ；(4)利用閥體I入口處和出ロ處的壓力，閥體I位置反饋信號，配合閥體I調(diào)節(jié)特性測量流經(jīng)閥體的動態(tài)流量測量Qp ；(5)將動態(tài)平衡流量測量值Qp與動態(tài)平衡流量設(shè)定值Qs進行比較，運行APID控制算法調(diào)節(jié)與控制閥體I的開度，直接實現(xiàn)動態(tài)平衡流量的自動控制。本實用新型的智慧型動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥具體舉例如下對于本實用新型其中ー種DN80規(guī)格的智慧型動態(tài)平衡電動調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品，設(shè)計エ作壓差范圍(16 400) KPa,設(shè)計額定的動態(tài)平衡流量最大控制值32m3/h (在該范圍內(nèi)可以任意設(shè)定動態(tài)平衡流量最大值QMX)，控制閥的可調(diào)比取R = 50，則對應(yīng)的無量綱動態(tài)行程設(shè)定值X、動態(tài)工作壓差、動態(tài)平衡流量數(shù)據(jù)如下表所示
權(quán)利要求1.一種智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥，包括閥體、壓力傳感器、溫度傳感器、氣缸、定位器和控制器；其特征在于，所述壓力傳感器和溫度傳感器安裝于閥體上，控制器和氣缸分別通過控制器支架、氣缸支架安裝于閥體上，定位器通過定位器支架安裝在氣缸上；壓力傳感器、溫度傳感器、定位器分別通過電纜和控制器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的調(diào)節(jié)閥，其特征在于，所述壓力傳感器有兩個，分別安裝在閥體的入水口和出水口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的調(diào)節(jié)閥，其特征在于，所述控制器上設(shè)置有I/O接線端子。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的調(diào)節(jié)閥，其特征在于，所述閥體是具有調(diào)節(jié)特性的調(diào)節(jié)閥閥體。
專利摘要本實用新型涉及氣動調(diào)節(jié)閥，旨在提供一種智慧型動態(tài)平衡氣動調(diào)節(jié)閥。該調(diào)節(jié)閥包括閥體、壓力傳感器、溫度傳感器、氣缸、定位器和控制器；其特征在于，所述壓力傳感器和溫度傳感器安裝于閥體上，控制器和氣缸分別通過控制器支架、氣缸支架安裝于閥體上，定位器通過定位器支架安裝在氣缸上；壓力傳感器、溫度傳感器、定位器分別通過電纜和控制器相連接。本實用新型的閥體可以是具有理想的等百分比或者線性調(diào)節(jié)特性，屬于一種壓力無關(guān)型氣動調(diào)節(jié)閥，且機械結(jié)構(gòu)和加工工藝簡單、工作壓差起始值小、通流能力大，當應(yīng)用于建筑、工業(yè)水系統(tǒng)時其綜合節(jié)能效果十分明顯。
文檔編號F16K27/00GK202402729SQ20112057193
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者施勇軍, 章威軍, 許丹丹, 許楊銘, 趙棟, 金晨, 麻劍鋒 申請人:杭州哲達科技股份有限公司