CN101551151A - 流量控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种能够定量地判断是否出现能量效率方面的问题、可使以节能为目的的组装变得灵活的流量控制系统。由实际流量测量部(25B)测量流经管路(13)的流体的实际流量(QR)。通过超过流量积算部(25D)对流体的实际流量(QR)超过设计流量(QD)的每个超过期间的超过量(ΔQ)进行积算。将该超过流量的积算值(∑ΔQ)存储于超过流量积算值存储部(21)并显示于显示部(17)。通过参照该超过流量的积算值(∑ΔQ)，可定量获知系统按照设计的何种程度被运用，或以何种程度偏离设计而被运用等。而且，通过解析超过流量的积算值(∑ΔQ)，能够检验系统以何种程度浪费能量，或检验是否引起异常。

Description

流量控制系统
技术领域
本发明涉及对流经流路的流体的流量进行控制的流量控制系统。
背景技术
一直以来，作为这种流量控制系统，有对流向空调机的热介质(冷热水)的流量进行控制的空调控制系统(例如，参照专利文献1、2)。在构建该空调控制系统之际，对供给来自空调机的调和空气的控制对象区域中的空调负载的最大量(最大空调负载)进行估计，作为可消除该最大空调负载的设备，例如需要选定对热源装置、空调机及从热源装置流向空调机的冷热水供给量进行控制的流量控制阀等。
这里，如果将与最大空调负载相称的能力选定成设计能力，则担心会出现当在构建了空调控制系统后进行性能检验的情况下，最大能力低于必要的设计能力，或者在空调控制系统投入使用后，控制对象区域的空调负载增大而大于设计时的最大空调负载等问题。因此，基于安全性考虑，通常所选定的设备具有比需要的设计能力多少具备富余的最大能力。
专利文献1：日本特开平11-211191号公报
专利文献2：日本特开平06-272935号公报
然而，在上述现有的空调控制系统中，由于选定的设备具有比需要的设计能力多少具备富余的最大能力，所以在能量效率方面存在问题。例如，若使流量控制阀具有富余的能力，则在想要对该流量控制阀进行开度控制的情况下，全开时会流过比设计流量多的最大流量，出现能量浪费的问题。以往不存在定量获知该能量浪费的机构，无法判断是否出现能量效率方面的问题，难以实现以节能为目的的组装。
发明内容
本发明为了解决上述问题而提出，其目的在于，提供一种能够定量判断是否出现能量效率方面的问题、可使以节能为目的的组装变得灵活的流量控制系统。
为了实现上述目的，本发明的流量控制系统设置有：对流体流经的流路的开闭量进行调节的阀体；存储运用上的设计流量的设计流量存储机构，所述运用上的设计流量被确定为比该阀体的开度最大流经流路的流体的流量小的值；对流经流路的流体的实际流量进行测量的实际流量测量机构；以及将由该实际流量测量机构测得的实际流量与设计流量存储机构中存储的设计流量进行比较，以实际流量超过设计流量的期间作为实际流量的超过期间，对每个该超过期间的实际流量超出设计流量的超过量进行积算的超过流量积算机构。
根据本发明，可测量流经管路的流体的实际流量，并能够积算流经该流路的流体的实际流量超出设计流量的每个超过期间的实际流量超出设计流量的超过量。在本发明中，通过参照该超过流量的积算值，能够定量地获知系统以设计的何种程度被应用，或以何种程度偏离设计而被应用等。而且，通过解析超过流量的积算值，能够检验系统以何种程度浪费能量，或检验是否引起异常。
在本发明中，每当实际流量超过设计流量时，都对该实际流量超过设计流量的期间的实际流量超出设计流量的超过量进行积算，作为连续超过流量，并在该连续超过流量的积算值超过预定的阈值时输出警报，从而能够直接确认超过流量的异常状态的发生，可以及早地采取相应对策。而且，此时如果收到被输出的警报而强制将阀体的开度向关闭方向变更，缩小流经流路的流体的流量(例如缩小至设计流量)，则能够脱离异常状态，并实现节能。
另外，本发明的流量控制系统只要是使用阀体来控制流体的流量的系统即可，不局限于在对向空调机供给的热介质的流量进行控制的空调控制系统中的应用。通过对空调控制系统应用本发明，能够在空调控制系统的运用中，告知能量的浪费或发生了异常的超过流量，可避免异常的超过流量，起到保护空调控制系统的作用。
而且，当在空调控制系统中应用时，可预先使设计流量存储机构存储冷水用的设计流量和热水用的设计流量，当使用空调机输出冷气时，选择冷水用的设计流量作为设计流量，当使用空调机输出暖气时，选择热水用的设计流量作为设计流量。有时设计流量在冷气和暖气下不同，通过将设计流量设置成冷水用的设计流量和热水用的设计流量并可进行选择，则能够在冷气和暖气时均能够对超过流量进行恰当的监视、警报、应对。
根据本发明，由于对流经管路的流体的实际流量进行测量，并对流经该管路的流体的实际流量超出设计流量的每个超过期间的实际流量超出设计流量的超过量进行积算，因此能够通过参照该超过流量的积算值，来定量获知系统以设计的何种程度被应用，或以何种程度偏离设计而被应用等。而且，通过解析超过流量的积算值，能够检验系统以何种程度浪费能量，或检验是否引起异常。
附图说明
图1是表示应用了本发明的流量控制系统的空调控制系统的一例的计测仪器和控制装置配置图。
图2是表示该空调控制系统中使用的流量控制阀的主要部分的图。
图3是说明在该流量控制阀的超过流量积算部中对超过流量进行积算的样子的图。
图4是说明在该流量控制阀的连续超过流量积算部中对连续超过流量进行积算的样子的图。
符号说明：
1...热源机；2...泵；3...去水箱(header)；4...去水管路；5...空调机；6...回水管路；7...回水箱；8...流量控制阀；9...供气温度传感器；10...空调控制装置；11...线圈(coil)；12...送风机；13...管路；14...阀体；15...电机；16...阀开度检测器；17...显示部；18、19...通信接口；20...设计流量存储部；21...超过流量积算值存储部；22...异常阈值存储部；23...一次侧压力传感器；24...二次侧压力传感器；25...处理部；25A...阀控制部；25B...实际流量测量部；25C...设计流量超过通知部；25D...超过流量积算部；25E...连续超过流量积算部；25F...连续超过流量积算值异常警报部；25G...设计流量读出部。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明详细进行说明。图1是表示应用了本发明的流量控制系统的空调控制系统的一例的计测仪器与控制装置配置图。
图1中，1为生成冷热水的热源机，2为输送由热源机1生成的冷热水的泵，3为混合来自多个热源机1的冷热水的去水箱，4为去水管路，5为接收从去水箱3经由去水管路4输送来的冷热水的供给的空调机，6为回水管路，7为在空调机5中进行了热交换并经由回水管路6被输送的冷热水所返回的回水箱，8为对从去水箱3向空调机5供给的冷热水的流量进行控制的流量控制阀，9为对从空调机5送来的供气的温度进行测量的供气温度传感器，10为空调控制装置，11为空调机5的线圈，12为送风机。
在该空调控制系统中，由泵2压送并被热源机1附加热量的冷热水，在去水箱3中混合，经由去水管路4被供应到空调机5中，经过空调机5再通过回水管路6到达回水箱7，再次由泵2进行压送，循环上述路径。例如，当冷气运转时，在热源机1中生成冷水，使该冷水循环。当暖气运转时，在热源机1中生成热水，使该热水循环。
空调机5利用冷热水通过的线圈11，对从控制对象区域返回到空调控制系统的空气(回气)与外气的混合气进行冷却或加热，将该冷却或加热后的空气作为供气经由送风机12送入控制对象区域。空调机5是在冷气运转和暖气运转下使用公共的线圈11的单一式空调机。
图2是表示该空调控制系统中的流量控制阀8的主要部分的图。流量控制阀8具备：形成通过了空调机5的冷热水所流入的流路的管路13、对流经该管路13的流体的流量(流路的开闭量)进行调节的阀体14、驱动该阀体14的电机15、将阀体14的实际开度作为阀开度θpv而检测的阀开度检测器16、显示部17、与空调控制装置10或监视装置(未图示)之间充当通信媒介的通信接口18、19、设计流量存储部20、超过流量积算值存储部21、异常阈值存储部22、将管路13内的阀体14的上游侧的流体压力作为一次压力P1而检测的一次侧压力传感器23、将管路13内的阀体14的下游侧的流体压力作为二次压力P2而检测的二次侧压力传感器24、和处理部25.
处理部25具备：阀控制部25A、实际流量测量部25B、设计流量超过通知部25C、超过流量积算部25D、连续超过流量积算部25E、连续超过流量积算值异常警报部25F、和设计流量读出部25G。该处理部25中的阀控制部25A、实际流量测量部25B、设计流量超过通知部25C、超过流量积算部25D、连续超过流量积算部25E、连续超过流量积算值异常警报部25F、设计流量读出部25G可作为遵照程序的CPU的处理功能而实现。
此外，该实施方式中，在设计流量存储部20中，作为运用上的设计流量，存储有冷水用的设计流量QDC和热水用的设计流量QDH。该冷水用的设计流量QDC及热水用的设计流量QDH被确定为在阀体14的开度最大时，比流经管路13的流体的流量小的值。冷水用的设计流量QDC和热水用的设计流量QDH基本上被设定为不同的值，但也会根据情况而设定成相同的值。另外，在异常阈值存储部22中，作为异常阈值Cth存储有用于对后述的连续超过流量的积算值∑ΔQC判断其是否异常的阈值。
下面，一边穿插处理部25中的各部的功能，一边对该流量控制阀8的特征处理动作进行说明。其中，该例中进行冷气运转，通过空调控制装置10向流量控制阀8赋予告知其进行冷气运转的模式信号。并且，为了将控制对象区域的温度保持为设定温度，通过空调控制装置10向流量控制阀8赋予控制设定指令值θsp(阀开度的指令值(0～100％))。
在流量控制阀8中，来自空调控制装置10的告知为冷气的模式信号，被经由通信接口18送向设计流量读出部25G。设计流量读出部25G接收来自空调控制装置10的告知为冷气的模式信号，读出设计流量存储部20中存储的冷水用的设计流量QDC，并作为设计流量QD将其送向设计流量超过通知部25C、超过流量积算部25D、连续超过流量积算部25E。
在流量控制阀8中，来自空调控制装置10的控制设定指令值θsp经由通信接口18被赋予给阀控制部25A。阀控制部25A接收来自空调控制装置10的控制设定指令值θsp，按照来自阀开度检测器16的表示阀体14的实际开度的阀开度θpv与控制设定指令值θsp一致的方式，向电机15发送驱动指令，对阀体14的开度进行控制。
在该阀体14的开度控制中，实际流量测量部25B将来自一次侧压力传感器23的流体(冷水)的一次压力P1、来自二次侧压力传感器24的流体的二次压力P2、和来自阀开度检测器16的阀开度θpv作为输入，根据这些参数计算出流经管路13的流体的实际流量QR作为实际流量的测量值，并将该算出的实际流量QR赋予给设计流量超过通知部25C、超过流量积算部25D、连续超过流量积算部25E。
设计流量超过通知部25C将来自实际流量测量部25B的实际流量QR、与来自设计流量读出部25G的设计流量QD(冷水用的设计流量QDC)进行比较，当实际流量QR超过设计流量QD时，在实际流量QR超过设计流量QD的期间，向超过流量积算部25D及连续超过流量积算部25E发送设计流量超过通知信号。
当从设计流量超过通知部25C发送来设计流量超过通知信号时，超过流量积算部25D求出来自实际流量测量部25B的实际流量QR与来自设计流量读出部25G的设计流量QD之差(实际流量QR超出设计流量QD的部分)，作为超过流量ΔQ，并对该超过流量ΔQ进行积算。超过流量积算部25D以产生设计流量超过通知信号的全期间为对象，进行该超过流量ΔQ的积算。
由此，如图3所示，将实际流量QR超过设计流量QD的期间作为实际流量的超过期间T，对每个该超过时间T的实际流量QR超出设计流量QD的超过量进行积算，求出每个该超过期间T的实际流量QR超出设计流量QD的超过量ΔQ的积算值，作为超过流量的积算值∑ΔQ。由该超过流量积算部25D求出的每一刻的超过流量的积算值∑ΔQ，被存储到超过流量积算值存储部21中。而且，超过流量积算值存储部21中存储的超过流量的积算值∑ΔQ被显示到显示部17，并且经由通信接口19被输出到空调控制装置10与监视装置。
当从设计流量超过通知部25C发送来设计流量超过通知信号时，连续超过流量积算部25E求出来自实际流量测量部25B的实际流量QR、与来自设计流量读出部25G的设计流量QD之差(实际流量QR超出设计流量QD的部分)，作为超过流量ΔQC，并对该超过流量ΔQC进行积算。连续超过流量积算部25E在每次生成设计流量超过通知信号的期间，进行该超过流量ΔQC的积算。
由此，如图4所示，将实际流量QR超过设计流量QD的期间作为实际流量的超过期间T，按每个该超过期间T求出实际流量QR超出设计流量QD的超过量ΔQC的积算值，作为连续超过流量的积算值∑ΔQC。该情况下，每次进入到新的超过期间T，之前的连续超过流量的积算值∑ΔQC都恢复为零，开始连续超过流量从零起的积算。由该连续超过流量积算部25E求出的每一刻的连续超过流量的积算值∑ΔQC，被发送到连续超过流量积算值异常警报部25F。
连续超过流量积算值异常警报部25F监视来自连续超过流量积算部25E的连续超过流量的积算值∑ΔQC，当该连续超过流量的积算值∑ΔQC超过异常阈值存储部22中存储的异常阈值Cth时，输出警报。来自该连续超过流量积算值异常警报部25F的警报，被送向显示部17以及阀控制部25A，同时经由通信接口19向空调控制装置10与监视装置输出。
该情况下，在显示部17上显示超过流量的异常状态的发生。而且，阀控制部25A接收来自连续超过流量积算值异常警报部25F的警报，取得实际流量测量部25的实际流量QR及设计流量读出部25G的设计流量QD，强制将阀体14的开度向关闭方向变更，以使实际流量QR成为设计流量QD。另外，如果连续超过流量的积算值∑ΔQC低于异常阈值Cth，则解除来自连续超过流量积算值异常警报部25F的警报的输出。该情况下，阀控制部25A中的控制回到遵照来自空调控制装置10的控制设定指令值θsp的开度控制。
由上述的说明可知，根据本实施方式，由于对流经管路13的流体的实际流量QR进行测量，并对流经该管路13的流体的实际流量QR超出设计流量QD的每个超过期间T的实际流量QR超出设计流量QD的超过量ΔQ进行积算，将该超过流量的积算值∑ΔQ显示到显示部17上、发送给空调控制装置10与监视装置，所以通过参照超过流量的积算值∑ΔQ，能够定量获知系统以设计的何种程度被运用，或以何种程度偏离设计而被应用等。而且，通过解析超过流量的积算值∑ΔQ，能够检验系统以何种程度浪费能量，或检验是否引起异常。
并且，根据本实施方式，由于每当实际流量QR超过设计流量QD时，都对该实际流量QR超出设计流量QD的期间的实际流量QR超出设计流量QD的超过量ΔQC进行积算，作为连续超过流量，并在该连续超过流量的积算值∑ΔQC超过异常阈值Cth时输出警报，将该内容显示到显示部17、发送给空调控制装置10与监视装置，因此能够直接确认超过流量的异常状态的产生，从而及早采取相应对策。
另外，根据本实施方式，由于当连续超过流量的积算值∑ΔQC超过异常阈值Cth时输出警报，强制将阀体14的开度向关闭方向变更，使流经管路13的流体的流量缩小至设计流量QD，因此能够脱离异常状态，并实现节能。
此外，在上述说明中，以从空调控制装置10向流量控制阀8发送告知为冷气的模式信号作为前提，但在从空调控制装置10向流量控制阀8发送告知为暖气的模式信号的情况下，也进行同样的处理动作。该情况下，设计流量读出部25G读取出设计流量存储部20中存储的热水用的设计流量QDH，作为设计流量QD，发送给设计流量超过通知部25C、超过流量积算部25D、连续超过流量积算部25E。
而且，在上述实施方式中，从空调控制装置10向流量控制阀8发送告知为冷气/暖气的模式信号，但也可以检测管路13内的流体的温度，在流量控制阀8中根据该温度进行冷气/暖气的判断。
并且，在上述实施方式中，当连续超过流量的积算值∑ΔQC超过异常阈值Cth时，强制将阀体14的开度向关闭方向变更，以使流经管路13的流体的流量缩小至设计流量QD，但并非一定要缩小至设计流量QD，例如也可以使阀体14的开度关闭规定开度量。
另外，在上述实施方式中，由阀控制部25A进行阀体14的开度控制，但也可以根据由实际流量测量部25B测量出的实际流量QR进行流量控制。此时，控制设定指令值θsp并非以阀开度的指令值，而是以流量的指令值(0～100％)被从空调控制装置10发送，按照与该控制设定指令值θsp一致的方式进行流量控制，但此时也可采取对实际流量QR超出设计流量QD的超过量进行积算，能够得到同样的效果。

Claims (5)

1.一种流量控制系统，其特征在于，具备：
阀体，其对流体流经的流路的开闭量进行调节；
存储运用上的设计流量的设计流量存储机构，所述运用上的设计流量被确定为比该阀体的开度最大时流经所述流路的流体的流量小的值；
实际流量测量机构，其对流经所述流路的流体的实际流量进行测量；以及
超过流量积算机构，其将由该实际流量测量机构测得的实际流量和所述设计流量存储机构中存储的设计流量进行比较，以实际流量超过设计流量的期间作为实际流量的超过期间，对每个该超过期间的实际流量超出设计流量的超过量进行积算。
2.根据权利要求1所述的流量控制系统，其特征在于，
具备警报输出机构，每当由所述实际流量测量机构测得的实际流量超过所述设计流量存储机构中存储的设计流量时，都对该实际流量超过设计流量的期间的实际流量超出设计流量的超过量进行积算，作为连续超过流量，并在该连续超过流量的积算值超过预定的阈值时，输出警报。
3.根据权利要求2所述的流量控制系统，其特征在于，
具备：接收从所述警报输出机构输出的警报，将所述阀体的开度强制朝关闭方向变更而缩小流经所述流路的流体的流量的机构。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的流量控制系统，其特征在于，
所述阀体设置在向空调机供给热介质的供给通路中。
5.根据权利要求4所述的流量控制系统，其特征在于，
所述设计流量存储机构存储有冷水用的设计流量和热水用的设计流量，当利用所述空调机供应冷气时，所述冷水用的设计流量被选择作为所述设计流量，当利用所述空调机供应暖气时，所述热水用的设计流量被选择作为所述设计流量。
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