CN103471661B - 平衡阀流量检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平衡阀流量检测方法及系统，所述方法为根据平衡阀的开度和操作时阀杆的旋转角度计算出操作后的开度，根据平衡阀操作后的开度和阀体进出口间的压差计算出平衡阀操作口的流量；所述系统包括阀体，所述阀体上设有用于检测进出口压差的压差传感器和检测阀杆旋转角度的光电传感器，所述阀杆的顶端设有可拆卸的操作手柄，所述操作手柄上设有智能仪表，所述智能仪表包括用于计算的中央处理单元，所述中央处理单元与各传感器连接，所述阀体上设有用于存储平衡阀开度信息的存储器，所述中央处理单元和存储器设有相互配合通信的通信模块。本发明可实时检测平衡阀的流量，并可实时连续地显示平衡阀的流量变化值。

Description

平衡阀流量检测方法及系统

技术领域

本发明涉及一种流量检测方法及系统，尤其涉及一种针对平衡阀的流量检测方法及采用该方法的流量检测系统。

背景技术

现有的供热系统或其它涉及流量控制的系统中，平衡阀均采用一个阀体配备一个操作手柄（或手轮）的方式，且操作手柄（或手轮）均固定在操作现场的阀体上，这使得操作手柄（或手轮）以及与其连接的部分阀杆长期暴露在现场的工作环境中，容易损坏或腐蚀，降低了平衡阀的使用寿命。通常情况下，平衡阀上设有流量计或操作人员携带有流量检测装置，用以显示平衡阀的流量，但平衡阀的流量在大多数情况下并不是稳定的，而是连续变化的，流量计或操作人员携带的流量检测装置无法实时连续地显示平衡阀的流量变化特性。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种平衡阀流量检测方法及系统，可以实时检测平衡阀的流量并显示流量的连续变化特性。

本发明采用的技术方案为：一种平衡阀流量检测方法，包括以下步骤：

（1）平衡阀操作过程中，测量阀杆的旋转角度；

（2）依据平衡阀操作前的开度和操作过程中阀杆的旋转角度计算出平衡阀操作后的开度，并记录；

（3）测量平衡阀操作后阀体入口与出口之间的压差；

（4）依据平衡阀操作后的开度和平衡阀的阀体入口与出口之间的压差计算出平衡阀操作后的流量。

所述步骤（2）中的平衡阀每次操作完成后的开度数据可以记录在设置于平衡阀的阀体上的存储器中；所述步骤（1）中的阀杆的旋转角度可以通过光电传感器测量；所述步骤（3）中的平衡阀操作后的阀体入口与出口之间的压差可以通过压差传感器测量。

所述步骤（2）中可以采用智能仪表读取所述存储器中的平衡阀操作前的开度记录，并接收所述光电传感器采集的角度信号，通过存储在其内部的相应计算程序计算出平衡阀操作后的开度，所述步骤（4）中可以采用所述智能仪表接收所述压差传感器采集的压差信号，调用已计算出的平衡阀操作后的开度数据，通过存储在其内部的相应的计算程序计算出平衡阀操作后的流量。

所述智能仪表读取所述存储器中的数据的方法可以为：所述智能仪表的通信端持续发出射频信号，所述存储器通过与所述智能仪表的通信端相配合的通信端接收所述射频信号，凭借感应电流所获得的能量将所述存储器内存储的信息传输给所述智能仪表。

所述存储器中数据信息的存储方式可以为所述智能仪表的通信端将所述智能仪表计算得出的平衡阀开度信息发射给所述存储器，所述存储器通过自身的通信端接收并保存，或者可以通过人工输入的方式将平衡阀开度信息输入所述存储器并保存。

所述智能仪表读取所述存储器中存储的数据之前，可以先通过通信端向所述存储器发射身份识别信号，所述存储器接收到身份识别信号后将自身的身份信息反馈给所述智能仪表，所述智能仪表对回馈的身份信息进行身份识别判断，经分析后如果存储器所处的平衡阀为需要操作的平衡阀，所述智能仪表通过通信端向所述存储器发出射频信号，否则不发出射频信号。

本发明还提供了一种采用上述方法的平衡阀流量检测系统，包括阀体，所述阀体内设有阀芯和与所述阀芯连接的阀杆，所述阀杆延伸至所述阀体外，所述阀杆的顶端连接有可拆卸的操作手柄，所述操作手柄上设有智能仪表，所述智能仪表包括依次连接的模拟信号预处理电路、模数转换器和中央处理单元，所述阀体上设有压差传感器和存储器，所述压差传感器的两个检测端子分别设置在所述阀体的入口和出口，所述压差传感器的信号输出端设有与所述模拟信号预处理电路的相应的信号输入端相配合的压差信号输出端子，所述阀体上还设有用于检测所述阀杆或操作手柄旋转角度的光电传感器，所述光电传感器的信号输出端设有与所述模拟信号预处理电路的相应的信号输入端相配合的旋转角度信号输出端子，所述中央处理单元连接有智能仪表通信模块，所述存储器设有与所述智能仪表通信模块相配合的存储器通信模块。

所述智能仪表可以设有显示模块，所述显示模块的显示信号输入端连接所述中央处理单元的显示信号输出端。

所述智能仪表还可以设有存储模块和用于与上位机通信的上位机通信模块，所述存储模块和上位机通信模块均与所述中央处理单元连接。

所述中央处理单元和存储器均可以连接有输入模块。

本发明的有益效果：通过本发明的方法及系统，可以在平衡阀的操作过程中实时、连续地测量阀杆的旋转角度，智能仪表实时、连续地计算出平衡阀的流量，并可以通过系统中的显示模块实时、连续地显示（平衡阀的流量或开度），一方面方便操作人员一边观察显示的（流量或开度）数据一边对平衡阀进行操作，可以实现快速、一次性地调节平衡阀至所需要的流量（或开度）的目的，另一方面由于本发明中平衡阀的流量是通过平衡阀的开度及阀体入口和出口间的压差计算得出，因此当平衡阀的阀体入口和出口间的压差发生连续性变化时，通过显示模块显示的平衡阀流量也会相应地连续性变化，便于工作人员实时观测平衡阀的流量变化特性。

由于系统中的操作手柄（或手轮）采用可拆卸的方式与阀杆连接，在不需要对阀体进行操作（或操作完成）时，可以将操作手柄（或手轮）从阀杆上拆卸下来，这使得通过一个操作手柄（或手轮）就可以实现对多个平衡阀进行操作，需要对哪一个平衡阀进行调节，只需工作人员将操作手柄（或手轮）安装在其上即可，节省了设备投入。另外，操作完成后，工作人员可以将操作手柄（或手轮）带离工作现场，使操作手柄（或手轮）摆脱工作现场的环境，降低操作手柄（或手轮）受到损坏和/或现场环境腐蚀的几率，提高了操作手柄（或手轮）的使用寿命；特别是将包括中央处理单元的智能仪表设置在手柄上，不仅避免了阀门环境对智能仪表的损害，减少了智能仪表的数量，节省了成本，而且只有使用手柄才可以进行相应数据处理，并可以通过现有技术或其他适宜技术对手柄上电子装置和阀门上电子装置之间的通信进行认证，由此有效地避免了非法操作和误操作，提高了数据的安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明系统的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种平衡阀流量检测方法，包括以下步骤：

（1）平衡阀操作过程中，测量阀杆的旋转角度；

（2）依据平衡阀操作前的开度和操作过程中阀杆的旋转角度计算出平衡阀操作后的开度，并记录；

（3）测量平衡阀操作后阀体入口与出口之间的压差；

（4）依据平衡阀操作后的开度和平衡阀的阀体入口与出口之间的压差计算出平衡阀操作后的流量。

所述步骤（2）中的平衡阀每次操作完成后的开度数据可以记录在设置于平衡阀的阀体上的存储器中，也可以记录在设置于工作现场的存储器中，便于后续工作中的调取和查询，优选地，所述存储器设置在所述平衡阀的阀体上，以使所述存储器与所述平衡阀集成为一体，在平衡阀工作位置变动的情况下不脱离平衡阀；所述步骤（1）中的阀杆的旋转角度可以通过光电传感器测量，所述光电传感器优选设置在所述平衡阀的阀体上，采用现有技术下适宜的方法测量操作平衡阀时阀杆的旋转角度；所述步骤（3）中的平衡阀操作后的阀体入口与出口之间的压差可以通过压差传感器测量，所述压差传感器优选设置在所述平衡阀的阀体上，以便在平衡阀工作位置变动的情况下不脱离平衡阀。

所述步骤（2）中可以采用智能仪表（包括具有数据处理功能的CPU、单片机或芯片等）读取所述存储器中的平衡阀操作前的开度记录，并接收所述光电传感器采集的角度信号，通过存储在其内部的相应计算程序计算出平衡阀操作后的开度，所述步骤（4）中可以采用所述智能仪表接收所述压差传感器采集的压差信号，调用已计算出的平衡阀操作后的开度数据，通过存储在其内部的相应的计算程序计算出平衡阀操作后的流量。

所述智能仪表读取所述存储器中的数据的方法可以为：所述智能仪表的通信端（包括发射模块和接收模块）持续发出射频信号，所述存储器通过与所述智能仪表的通信端相配合的通信端（包括发射模块和接收模块）接收所述射频信号，凭借感应电流所获得的能量将所述存储器内存储的信息传输给所述智能仪表。

所述智能仪表读取所述存储器中存储的数据之前，可以先通过通信端向所述存储器发射身份识别信号，所述存储器接收到身份识别信号后将自身的身份信息（如平衡阀的ID编号）反馈给所述智能仪表，所述智能仪表对回馈的身份信息进行身份识别判断，可以在所述智能仪表中预先设定需要调节流量的平衡阀的编号，在接收到所述存储器的回馈信息后，将接收到的信息与预先设定的需要调节流量的平衡阀的编号进行比对分析，经分析后如果存储器所处的平衡阀为需要操作的平衡阀（回馈信息与预先设定的需要调节流量的平衡阀的编号中的一个相同），所述智能仪表通过通信端向所述存储器发出射频信号，否则（回馈信息与预先设定的需要调节流量的平衡阀的编号中的任意一个均不同）不发出射频信号。在读取所述存储器中存储的数据之前先识别平衡阀的身份信息，可以有效避免误操作。

所述存储器中数据信息的存储方式可以为所述智能仪表的通信端将所述智能仪表计算得出的平衡阀开度信息发射给所述存储器，所述存储器通过自身的通信端接收并保存，或者可以通过人工输入的方式将平衡阀开度信息输入所述存储器并保存。

优选地，在使用本发明的方法时，可以在平衡阀的操作过程中实时、连续地测量阀杆的旋转角度，所述智能仪表实时、连续地计算出平衡阀的流量，并可以通过与所述智能仪表相配合的显示模块连续地显示（平衡阀的流量或开度），一方面方便操作人员一边观察显示的（流量或开度）数据一边对平衡阀进行操作，可以快速、一次性地调节平衡阀至所需要的流量（或开度），另一方面由于本发明中平衡阀的流量是通过平衡阀的开度及阀体入口和出口间的压差计算得出，因此当平衡阀的阀体入口和出口间的压差发生连续性变化时，通过显示模块显示的平衡阀流量也会相应地连续性变化，便于工作人员实时观测平衡阀的流量变化特性。

参见图2，本发明还提供了一种采用上述方法的平衡阀流量检测系统，包括阀体1，所述阀体内设有阀芯2和与所述阀芯连接的阀杆3，所述阀杆延伸至所述阀体外，所述阀杆的顶端连接有可拆卸的操作手柄4，所述操作手柄上设有智能仪表5，所述智能仪表（对应上述方法中的智能仪表）包括依次连接的模拟信号预处理电路、模数转换器和中央处理单元，所述模拟信号预处理电路、模数转换器和中央处理单元均设置在所述智能仪表的壳体内，所述阀体上设有压差传感器6和存储器7（对应上述方法中的存储器），所述压差传感器的两个检测端子8分别设置在所述阀体的入口和出口，用于采集所述阀体的入口与出口之间的压差信号，所述压差传感器的信号输出端设有与所述模拟信号预处理电路的相应的信号输入端相配合的压差信号输出端子，所述阀体上还设有用于检测所述阀杆或操作手柄旋转角度的光电传感器9，所述光电传感器检测所述阀杆或操作手柄的旋转角度的方法可以采用现有技术下适宜的方法，所述光电传感器的信号输出端设有与所述模拟信号预处理电路的相应的信号输入端相配合的旋转角度信号输出端子，所述智能仪表的壳体上设有与所述模拟信号预处理电路的输入端（各种信号的输入端）连接的输入接口，所述中央处理单元连接有智能仪表通信模块，所述存储器设有与所述智能仪表通信模块相配合的存储器通信模块，所述智能仪表可以设有控制其开启和关闭的开关。

优选地，所述智能仪表通信模块包括集成为一体的信号发射模块和信号接收模块，所述存储器通信模块也包括集成为一体的信号发射模块和信号接收模块。所述智能仪表通信模块与存储器通信模块之间优选采用半双工通信的方式通信，二者之间具体的通信方法可以采用上述平衡阀流量检测方法中的所述步骤（3）所涉及的方法，即由所述智能仪表的信号发射模块持续发出射频信号，所述存储器通过其信号接收模块接收所述射频信号，凭借感应电流所获得的能量通过自身的信号发射模块将所述存储器内存储的信息（平衡阀开度信息）发射给所述智能仪表，所述智能仪表通过其信号接收模块接收所述存储器回馈的信息。

优选地，所述智能仪表的信号发射模块是否向所述存储器发出射频信号，可以根据所述智能仪表对所述存储器的身份识别结果而定，具体的身份识别方法可以采用上述平衡阀流量检测方法中所述智能仪表对所述存储器的身份识别方法，在此不再赘述。此时，所述智能仪表的信号发射模块既能发出射频信号又能发出身份识别信号，所述存储器的信号发射模块既能发出存储的数据信息又能发出身份信息。可以通过设定或控制所述智能仪表的信号发射模块发出的射频信号和身份识别信号的覆盖范围来防止与附近的平衡阀的存储器之间误通信。

所述智能仪表可以设有显示模块，所述显示模块的显示信号输入端连接所述中央处理单元的显示信号输出端，用于显示所述中央处理单元计算出的平衡阀流量，所述显示模块的显示终端可以为液晶显示屏。

所述智能仪表还可以设有存储模块和用于与上位机通信的上位机通信模块，所述存储模块和上位机通信模块均与所述中央处理单元连接，所述存储模块用于存储计算程序、平衡阀编号及历史开度信息，所述上位机通信模块与上位机之间可以采用无线传输的方式通信。

所述中央处理单元和存储器均可以连接有输入模块，用于将相应信息输入智能仪表或存储器。

本系统的操作流程及工作原理：需要对平衡的流量进行调节时，将所述可拆卸的操作手柄安装在待调节的平衡阀的阀杆上，将所述压差信号输出端子和旋转角度信号输出端子与所述智能仪表的壳体上的相应输入接口连接，开启所述智能仪表，所述智能仪表通过信号发射模块向平衡阀的存储器发出身份识别信号，所述存储器接收到身份识别信号后将身份信息传输给所述智能仪表，所述智能仪表通过对所述存储器回馈的身份信息与预先设定在其内部的需要调节流量的平衡阀的身份信息的比对来判断该平衡阀是否为需要调节流量的平衡阀或需要调节流量的平衡阀之一，确定该平衡阀为需要调节流量的平衡阀后，所述智能仪表的信号发射模块向该平衡阀的存储器发出射频信号，所述存储器接收到射频信号后将平衡阀的开度信息传输给所述智能仪表的中央处理单元，工作人员操作所述操作手柄调节平衡阀流量，所述光电传感器采集所述阀杆或操作手柄的旋转角度，并将采集到的旋转角度信号传输给所述中央处理单元，所述中央处理单元依据平衡阀的开度信息和旋转角度信息计算出平衡阀操作后的开度，所述压差传感器采集操作后的平衡阀的阀体的入口与出口间的压差信号，并传输给所述中央处理单元，所述中央处理单元依据平衡阀操作后的开度和阀体入口与出口间的压差计算出平衡阀操作后的流量，通过所述显示模块显示，并将计算出的流量信息通过信号发射模块发送给所述存储器，通过上位机通信模块发送给上位机，所述存储器存储接收到的平衡阀操作后的开度信息。随着操作人员对平衡阀的连续操作，通过显示模块显示的流量或开度可以为连续的数据，方便操作人员一边观察一边对平衡阀进行调节。现有技术下的同类产品显示流量时必须输入开度值，而本申请的方法和系统可以实现当平衡阀的开度变化时，自动显示流量。

Claims (8)

1.一种平衡阀流量检测方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）平衡阀操作过程中，测量阀杆的旋转角度；

（2）依据平衡阀操作前的开度和操作过程中阀杆的旋转角度计算出平衡阀操作后的开度，并记录；

（3）测量平衡阀操作后阀体入口与出口之间的压差；

（4）依据平衡阀操作后的开度和平衡阀的阀体入口与出口之间的压差计算出平衡阀操作后的流量；

所述步骤（1）中的阀杆的旋转角度通过光电传感器测量；

所述步骤（2）中的平衡阀每次操作完成后的开度数据记录在设置于平衡阀的阀体上的存储器中，采用智能仪表读取所述存储器中的平衡阀操作前的开度记录，并接收所述光电传感器采集的角度信号，通过存储在其内部的相应计算程序计算出平衡阀操作后的开度；

所述步骤（3）中的平衡阀操作后的阀体入口与出口之间的压差通过压差传感器测量；

所述步骤（4）中采用所述智能仪表接收所述压差传感器采集的压差信号，调用已计算出的平衡阀操作后的开度数据，通过存储在其内部的相应的计算程序计算出平衡阀操作后的流量。

2.如权利要求1所述的平衡阀流量检测方法，其特征在于所述智能仪表读取所述存储器中的数据的方法为：所述智能仪表的通信端持续发出射频信号，所述存储器通过与所述智能仪表的通信端相配合的通信端接收所述射频信号，凭借感应电流所获得的能量将所述存储器内存储的信息传输给所述智能仪表。

3.如权利要求2所述的平衡阀流量检测方法，其特征在于所述存储器中数据信息的存储方式为所述智能仪表的通信端将所述智能仪表计算得出的平衡阀开度信息发射给所述存储器，所述存储器通过自身的通信端接收并保存，或者通过人工输入的方式将平衡阀开度信息输入所述存储器并保存。

4.如权利要求3所述的平衡阀流量检测方法，其特征在于所述智能仪表读取所述存储器中存储的数据之前，先通过通信端向所述存储器发射身份识别信号，所述存储器接收到身份识别信号后将自身的身份信息反馈给所述智能仪表，所述智能仪表对回馈的身份信息进行身份识别判断，经分析后如果存储器所处的平衡阀为需要操作的平衡阀，所述智能仪表通过通信端向所述存储器发出射频信号，否则不发出射频信号。

5.一种应用权利要求1-4中任一权利要求所述的平衡阀流量检测方法的平衡阀流量检测系统，包括阀体，所述阀体内设有阀芯和与所述阀芯连接的阀杆，所述阀杆延伸至所述阀体外，其特征在于所述阀杆的顶端连接有可拆卸的操作手柄，所述操作手柄上设有智能仪表，所述智能仪表包括依次连接的模拟信号预处理电路、模数转换器和中央处理单元，所述阀体上设有压差传感器和存储器，所述压差传感器的两个检测端子分别设置在所述阀体的入口和出口，所述压差传感器的信号输出端设有与所述模拟信号预处理电路的相应的信号输入端相配合的压差信号输出端子，所述阀体上还设有用于检测所述阀杆或操作手柄旋转角度的光电传感器，所述光电传感器的信号输出端设有与所述模拟信号预处理电路的相应的信号输入端相配合的旋转角度信号输出端子，所述中央处理单元连接有智能仪表通信模块，所述存储器设有与所述智能仪表通信模块相配合的存储器通信模块。

6.如权利要求5所述的平衡阀流量检测系统，其特征在于所述智能仪表设有显示模块，所述显示模块的显示信号输入端连接所述中央处理单元的显示信号输出端。

7.如权利要求6所述的平衡阀流量检测系统，其特征在于所述智能仪表设有存储模块和用于与上位机通信的上位机通信模块，所述存储模块和上位机通信模块均与所述中央处理单元连接。

8.如权利要求7所述的平衡阀流量检测系统，其特征在于所述中央处理单元和存储器均连接有输入模块。