CN103511705A - 带有联网功能的智能能量分配阀 - Google Patents

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李刚
朱翼虎
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
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Abstract

本发明提出的是带有联网功能的智能能量分配阀。在调节单元上分别连接有远程通信单元和控制信号源单元、交流或直流电源和人机交互单元，其中人机交互单元与按键和液晶显示屏连接；在调节单元上还连接有由温度传感器、压力传感器和流量传感器组成的传感器单元；调节单元与电动执行单元连接后又与机械执行单元连接，在电动执行单元上连接有电机驱动单元和直流无刷电机，在机械执行单元上连接有齿轮丝杆传动机构和车轮。本发明能够实现控制流经阀体介质的能量，而无需额外增加控制器；减少现场布线数量和难度；减少调试难度；便于集中控制。适宜作为动态流量平衡阀的控制器应用。

Description

带有联网功能的智能能量分配阀
技术领域
本发明提供的是一种应用在暖通空调、供热节能领域应用的带有联网功能的智能能量分配阀。
背景技术：
在暖通空调及功能领域，控制元器件一般包括控制器，传感器，调节阀。控制器是自控系统的主要组成部分，实现何种调节过程是由调节器决定的。传感器在自控系统中用于把温度，压力，流量等信息转化为电信号传递给调节器。调节阀是自控系统中的执行单元，其接收控制器的控制信号，对介质流量进行调节。
在传统自控系统中，这三者是分立的，其相互通信一般为0-10V电压信号， 4-20mA电流信号，开关量信号，电阻信号，LonWorks通信协议，BACnet通信协议等。在自控现场一般需要把控制器安装在控制柜中，还会有若干条控制信号线与控制器相连接。这样带来的问题是现场布线复杂，对布线要求高，调试难度大，因为每个信号都有可能出现问题。如果想实现集中控制，布线就更为复杂。
如今节能环保变得越来越重要，自动控制系统由传统的粗放型控制向精细型控制转换变得越来越重要。而在传统自控系统中，最终的执行单元往往是一个简单的调节开度的阀门，控制器承担了过于繁重的控制任务，控制器的种类繁多，而且控制器水平参差不齐，如果要达到好的控制效果，过于依赖调试人员的水平，如果控制器参数设置不合理，可能会出现达不到控制效果的现象，也可能造成控制的浪费现象。
发明内容
为了实现信号控制简化，本发明提供了带有联网功能的能量分配阀。该分配阀通过在调节单元上连接远程信号单元、传感器单元和执行单元，解决能量分配阀远程信号控制的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
在调节单元上分别连接有远程通信单元和控制信号源单元、交流或直流电源和人机交互单元，其中人机交互单元与按键和液晶显示屏连接；在调节单元上还连接有由温度传感器、压力传感器和流量传感器组成的传感器单元；调节单元与电动执行单元连接后又与机械执行单元连接，在电动执行单元上连接有电机驱动单元和直流无刷电机，在机械执行单元上连接有齿轮丝杆传动机构和车轮。
积极效果，本发明能够实现控制流经阀体介质的能量，而无需额外增加控制器；减少现场布线数量和难度；减少调试难度；便于集中控制。适宜作为动态流量平衡阀的控制器应用。
附图说明
图1为本发明部件连接图
图中，1、交流或直流电源，2.按键，3.液晶显示屏，4.人机交互单元，5.调节单元，6.远程通信单元，7.控制信号源单元，8.电机驱动单元，9.直流无刷电机，10.电动执行单元，11.传感器单元，12.温度传感器，13.压力传感器，14.流量传感器，15.齿轮丝杆传动机构，16.车轮，17.机械执行单元。
具体实施方式
据图所示，在调节单元5上分别连接有远程通信单元6和控制信号源单元7、交流或直流电源1和人机交互单元4，其中人机交互单元与按键2和液晶显示屏3连接；在调节单元上还连接有由温度传感器12、压力传感器13和流量传感器14组成的传感器单元11；调节单元与电动执行单元10连接后又与机械执行单元17连接，在电动执行单元上连接有电机驱动单元8和直流无刷电机9，在机械执行单元上连接有齿轮丝杆传动机构15和车轮16。
所述能量分配阀为动态流量平衡阀。
机械执行单元与动态流量平衡阀连接，动态流量平衡阀的阀体上设有底盘、上下阀芯和膜片。
本发明各部件的用途： 
电动一体执行机构包括，调节单元，用于接收远程设定信号，并将设定信号转化为开度信号传递给电动执行单元，用于接收传感器单元信号，并计算出相应的参数值；
传感器单元，用于采集温度信号，流量信号，压力信号并传递给调节单元；
人机交互单元，用于设定参数，显示当前流经阀体介质的流量，温度，压力等信息；
电动执行单元，用于接收调节单元的信号，并驱动直流无刷电机运行；远程通信单元，用于远程通信；
机械执行单元，与动态流量平衡阀相连，用于驱动动态流量平衡阀阀杆，调节动态流量平衡阀阀芯开度。
调节单元与远程通信单元，传感器单元，电动执行单元连接，用于接收控制指令，接收由传感器单元发送的温度信号，流量信号，压力信号，并计算流经阀门的流量，用于将阀门的位置信号、流经阀门的介质的温度信号、流量信号、压力信号计算出的流量信号远程传送给控制中心，用于发送开度信号给电动执行单元。
传感器单元与调节单元连接，包括温度传感器，压力传感器，流量传感器。
人机交互单元，与调节单元连接，包括按键，液晶显示面板。
电动执行单元，与调试单元连接，与机械执行单元连接，包括电机驱动元器件和直流无刷电机。
远程通信单元，与调节单元连接，可以实现有线TCP/IP通信，BACnet通信，LonWorks通信， modbus通信，无线GPRS通信，WIFI通信。
机械执行单元，与电动执行单元连接，包括齿轮，梯形丝杠，手轮，机械执行单元可以通过电动驱动，也可以通过手轮手动操作。
动态流量平衡阀，是压力无关型阀门，当阀门开度恒定时，一旦阀门前端压力大于阀门启动压差，流过动态流量平衡阀的介质流量即可以恒定不变。动态流量平衡阀由阀体、底盖、上下阀芯以及膜片组件组成。
动态流量平衡阀的工作原理：
通过改变平衡阀门的阀芯的过流面积来适应阀门前后压差的变化，从而达到控制流量的目的。动态平衡阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，对于不可压缩的流体其简化流量的方程为： 　    Q=KA（△P） 　     式中：Q——通过平衡阀门的流量； 　           K——阀门开度的流量系数； 　           A——阀芯的过流面积 　          △P——阀门进出口压差 　     由于在阀门的开度不变的前提下，K值的变化可忽略，因此阀门的流量要保持恒定应控制A（△P）不变。 　     而平衡阀门由可变过流面积的下阀芯（由可压缩的弹簧及支撑装置构成）。弹簧受压差的作用自动控制下阀芯上过流面积的大小，从而使通过阀门的流量恒定。
当阀门前后压差△P变大时候，阀门膜片上下压差变大，压缩弹簧，使得下阀芯向上移动，从而使得阀芯的过流面积A减小，达到流量恒定的效果，反之，压差减小，阀芯的过流面积增大。当平衡阀门前后压差小于最小启动压差时弹簧未被压缩，阀芯的过流面积A最大。当阀门前后压差在工作范围时压缩弹簧，进入工作状态，水流通过上阀座与下阀芯的间隙通道流过；由于弹簧带动下阀芯在运动，间隙通道的大小也因此发生变化—阀体的流通面积不断变化，在这一压差范围内水流流量基本保持恒定。当平衡阀前后压差超越工作范围时，下阀芯到达极限位置，阀体的流通面积不再变化，此时下阀芯便处在固定的位置，流量与压差成正比，随压差的增大而增大。
本发明的有益效果：
1、本带联网功能的能量分配阀可以实现控制流经阀体介质的能量，而无需额外增加控制器。
2、由于减少了控制系统中的控制器，实现了减少现场布线数量的目的，减少了布线难度。
3、由于可以直接控制流经阀体的介质的能量，调试人员无需具有丰富的调试经验，即可以实现好的控制效果，减少了调试难度。
4、丰富的联网功能便于集中控制。

Claims (3)

1.带有联网功能的智能能量分配阀，其特征是：
在调节单元（5）上分别连接有远程通信单元（6）和控制信号源单元（7）、交流或直流电源（1）和人机交互单元（4），其中人机交互单元与按键（2）和液晶显示屏（3）连接；在调节单元上还连接有由温度传感器（12）、压力传感器（13）和流量传感器（14）组成的传感器单元（11）；调节单元与电动执行单元（10）连接后又与机械执行单元（17）连接，在电动执行单元上连接有电机驱动单元（8）和直流无刷电机（9），在机械执行单元上连接有齿轮丝杆传动机构（15）和车轮（16）。
2.根据权利要求1所述的带有联网功能的智能能量分配阀，其特征是：机械执行单元与动态流量平衡阀动态连接。
3.根据权利要求2所述的带有联网功能的智能能量分配阀，其特征是：所述能量分配阀为动态流量平衡阀。
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