CN106382404A - 集中供热防盗水智能控制阀 - Google Patents

Abstract

一种集中供热防盗水智能控制阀，是由阀体和智能控制器构成，阀体包括供水流路和回水流路，由循环水入口至供水出口的供水流路上依次设置有用于打开或关闭供水流路的关断阀芯，以及用于检测供水流量的供水流量检测元件，由回水入口至循环水出口的回水流路上设置有回水流量检测元件，其中，关断阀芯的驱动端连接关断机构的驱动输出端，所述关断机构的控制信号输入端连接所述智能控制器的控制信号输出端，所述供水流量检测元件和回水流量检测元件的流量信号输出端分别连接智能控制器的信号输入端。本发明减少了化学药剂对管道和设备的腐蚀，进一步降低运行和维护成本，同时维护了系统的稳定运行，能够有效应对不可控的泄露问题，将环境污染的可能降到最低。

Description

集中供热防盗水智能控制阀

技术领域

本发明涉及一种智能控制阀。特别是涉及一种集中供热防盗水智能控制阀。

背景技术

城市集中供热管网的压力需要保持在一个稳定范围内才能够平稳运行，才能够保证管网内各用户的采暖温度要求。集中供热管道中的热水，只有处于全封闭循环系统中才能传导热能。供热管道内热水被泄放，供热单位则需要补充冷水，严重影响供热的温度。同时，空气进入管网系统中形成气堵，会使供热系统中产生倒空现象，影响供热的效果，甚至造成停热事故。在实际运行中某些时候居民供热管网内循环水会出现流失，此类情况集中发生在家庭用户和企业的进户节点处，分析原因集中于两点：人为泄放供热管道水和供热管道意外破裂。

以上两点原因，目前应用的策略仅能应对人为泄放的问题，采取的方案是向供热循环水中加药、加色素、加油或加臭味剂等化学制剂。如此一来，居民私自泄放的暖气水，就带有颜色或难闻的气味，能够在一定程度上抑制居民放水家用的现象。就目前而言，大多数供热公司在供热季结束后都会对供热管道进行维护保养，势必将管道中的循环水进行泄放，则其中的化学试剂也会随之流失，而且可能对环境造成严重污染。而且，化学试剂的投入是持续性的，添加化学制剂使运营成本增加，需要大量经费的连续投入。而且化学制剂对管网也有腐蚀作用，长期使用后患无穷。同时，此种方案无法解决因意外情况造成管道破裂而产生的泄压问题，还可能由于药剂的添加使原本单纯的漏水事故升级。就总体系统安全性而言，采用目前流行的试剂添加方法，难以应对意外事故造成的泄露，对于系统安全而言是增加了系统稳定运行的不可靠因素。

供热管道压力泄放和循环水流失一直是供热企业的一块“心病”。目前已有的法律法规对于人为恶意泄放供热循环水的行为没有直接有效的监管方案，仅能通过供暖单位的媒体宣传，促使用户知晓私自泄放供热循环水的危害，从而自觉遵守，杜绝不当行为。在宣传效果不明显的情况下部分供暖企业采用了向水中添加臭味剂等化学试剂的办法，此方法一方面存在管道腐蚀加重的隐患，更严重的是当供热管线出现爆裂、漏水时，添加的臭味剂等试剂有可能损害正常用户的权益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够避免不必要的化学药剂添加，降低成本，减少管路腐蚀，降低维护成本的集中供热防盗水智能控制阀。

本发明所采用的技术方案是：一种集中供热防盗水智能控制阀，是由阀体和智能控制器构成，所述的阀体包括供水流路和回水流路，由循环水入口至供水出口的供水流路上依次设置有用于打开或关闭供水流路的关断阀芯，以及用于检测供水流量的供水流量检测元件，由回水入口至循环水出口的回水流路上设置有回水流量检测元件，其中，所述的关断阀芯的驱动端连接关断机构的驱动输出端，所述关断机构的控制信号输入端连接所述智能控制器的控制信号输出端，所述供水流量检测元件和回水流量检测元件的流量信号输出端分别连接智能控制器的信号输入端。

所述的阀体上还设置有复位机构，所述复位机构的复位信号输入端连接外部的复位输入，所述复位机构的复位信号输出端连接所述关断机构的复位信号输入端。

所述智能控制器包括：控制单元，分别与所述控制单元相连的用于接收远程控制信号的接收单元、用于进行数据上传的发送单元、232通信单元和用于现场调试使用的显示单元，以及用于提供电源原电源接口电路，其中，所述的接收单元、发送单元和232通信单元分别通过通信接口连接通信总线，所述控制单元的GPIO端分别连接所述的关断机构的控制信号输入端、供水流量检测元件的流量信号输出端以及回水流量检测元件的流量信号输出端，所述控制单元的控制信号输出端连接所述阀体内的关断机构，所述控制单元的采集信号输入端分别连接所述阀体内的供水流量检测元件和回水流量检测元件的流量信号输出端。

本发明的集中供热防盗水智能控制阀，是一种纯物理方式，应用控制阀的结构功能，实现了有效应对人为和意外事故等多种情况，依据循环系统用户节点处的进口和出口流量差异，来监测循环水人为泄放和事故泄露的发生，并在达到事先设定的流量变化值后自动关断该节点的循环管路，在事故排除或人为泄放行为终止后，可以通过复位操作重新接通管路。本发明通过控制管路通断的方式来应对系统压力泄放的方式能够避免不必要的化学药剂添加，降低成本，减少管路腐蚀，降低了维护成本。本发明的控制阀的安装位置选择在各个用户节点处，仅对单个用户本身的行为进行监控，在产生了关断动作后不会对其他用户造成影响，而且关断操作也不会对该用户的供热设施造成损害。本发明的集中供热防盗水智能控制阀的使用对于整个供热系统的潜在好处在于减少了化学药剂对管道和设备的腐蚀，从长远考虑将延长设备的使用寿命，进一步降低运行和维护成本。同时对恶意泄放和意外泄放的及时应对能降低供热系统的压力波动，维护了系统的稳定运行，使其他用户的供热不受影响；相对洁净的循环水能够有效应对不可控的泄露问题，将环境污染的可能降到最低。

附图说明

图1是本发明集中供热防盗水智能控制阀的整体结构框图；

图2是本发明智能控制器的整体结构框图；

图3是本发明实施例中控制单元的电路原理图；

图4是本发明实施例中接收单元的电路原理图；

图5是本发明实施例中发送单元的电路原理图；

图6是本发明实施例中232通信单元的电路原理图；

图7是本发明实施例中通信接口的电路原理图；

图8是本发明实施例中电源接口电路的电路原理图；

图9是本发明实施例中显示单元的电路原理图；

图10是本发明集中供热防盗水智能控制阀要供热系统中的安装示意图。

图中

1：阀体 11：复位机构

12：关断机构 13：关断阀芯

14：供水流量检测元件 15：回水流量检测元件

16：供水出口 17：回水入口

18：循环水出口 19：复位输入

110：循环水入口 MBUS：通信总线

A：供水流路 B：回水流路

2：智能控制器 21：控制单元

22：接收单元 23：发送单元

24：通信接口 25：232通信单元

26：显示单元 31：用户

32：智能控制器 33：供热泵

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的集中供热防盗水智能控制阀做出详细说明。

本发明的集中供热防盗水智能控制阀中，主要功能是监测供暖用户节点处的进水、回水流量差，主要目的在于防范用户恶意泄放供暖循环水和管线意外破裂造成的循环水流失，保护供暖用户的集体权益。本发明采用容积式或孔板式等流量测量方法，根据不同的应用场合进行选择，能够适应绝大多数场合的应用。主要作用是感知用户节点进水和回水的流量变化，通过模拟量形式或者通过工业控制网络协议方式将测量数据传递到智能控制器中。本发明的集中供热防盗水智能控制阀，采用高性能智能芯片构建智能控制器，该智能控制器能够接收流量传感器得到的流量信息，保持在线监控状态，当流量差达到预定值时控制关断机构驱动关断阀芯关断供暖管路，同时该智能控制器还能通过工业用有线和无线通讯网络进行数据的上传，并能进行控制阀参数的远程设置。

如图1所示，本发明的集中供热防盗水智能控制阀，是由阀体1和智能控制器2构成，所述的阀体1包括供水流路A和回水流路B，由循环水入口110至供水出口16的供水流路A上依次设置有用于打开或关闭供水流路A的关断阀芯13，以及用于检测供水流量的供水流量检测元件14，由回水入口17至循环水出口18的回水流路B上设置有回水流量检测元件15，其中，所述的关断阀芯13的驱动端连接关断机构12的驱动输出端，所述关断机构12的控制信号输入端连接所述智能控制器2的控制信号输出端，所述供水流量检测元件14和回水流量检测元件15的流量信号输出端分别连接智能控制器2的信号输入端。所述的关断阀芯13采用球阀阀芯或锥形阀芯或闸阀阀芯或蝶阀阀芯等形式，主要作用是在关断机构12的驱动下关断供水流路A的通路。供水流量检测元件14和回水流量检测元件15采用容积式等流量测量元件，通过模拟量或数字量输出流量信号，通过数据传输电缆连接至智能控制器。

所述的阀体1上还设置有复位机构11，所述复位机构11的复位信号输入端连接外部的复位输入19，所述复位机构11的复位信号输出端连接所述关断机构12的复位信号输入端。可以通过手动或经过智能控制器控制作用下实现复位输入。通过复位机构11能够在人为泄放或故障泄露过程结束后重新接通供暖管路。

本发明的集中供热防盗水智能控制阀，通过在用户供暖管路的供水流路A和回水流路B处设置流量检测元件，如流量传感器，感知供热系统在该用户节点处进水和回水的流量差，当系统不存在人为泄放或故障泄露，则该流量差应在一定的范围内，假设流量差为ΔV1，此时控制阀不产生动作；当出现泄放，势必导致回水流量降低，此时流量差变为ΔV2，ΔV2大于ΔV1，当ΔV2大于控制阀的阈值时，控制阀的智能控制器发生动作关断该输入管路。

所述智能控制器2包含16位模拟量转换通道，能够接收4-20mA或0-5V的仪表用模拟信号，也可以通过Modbus等现场总线协议接收数字式仪表的信号。智能控制器与集中控制中心之间采用Mbus总线协议，便于集中测量信息，远程更改控制阀参数和数据长期监控。搭配GPRS等远程通讯模块能实现有线或无线通讯。智能控制系统能通过晶闸管或继电器等方式搭配不同种类的电控执行部件，用于驱动控制阀关断机构。

如图2所示，所述智能控制器2包括：控制单元21，分别与所述控制单元21相连的用于接收远程控制信号的接收单元22、用于进行数据上传的发送单元23、232通信单元25和用于现场调试使用的显示单元26，以及用于提供电源原电源接口电路，其中，所述的接收单元22、发送单元23和232通信单元25分别通过通信接口24连接通信总线MBUS，所述控制单元21的GPIO端分别连接所述的关断机构12的控制信号输入端、供水流量检测元件14的流量信号输出端以及回水流量检测元件15的流量信号输出端。其中：

所述的控制单元21可以采用型号为MSP430或LPC1768等控制芯片。如图3所示，本发明实施例是采用型号为STM32F103的控制芯片。

所述的接收单元22和发送单元23主要任务是通过图4和图5的电路完成数据信号的发送和接受，具体过程符合MBUS协议的通讯标准。

所述的232通信单元25可以采用型号为SP3232或MAX3250的串口通信芯片。如图6所示，本发明实施例是采用型号为MAX3232CSE的通信芯片，MAX3232CSE的肢13和脚14是串口芯片的接收和发送端。

所述的通信接口24如图7所示，分别提供了232通讯接线端子、485通讯接线端子、MBUS通讯接线端子。所述的电源接口电路如图8所示。所述的显示单元26如图9所示。

如图10所示，本发明的集中供热防盗水智能控制阀安装在供热用户节点处，通过控制进水管的通断达到控制压力泄放的目的。循环水经阀体循环水入口110进入阀体内部的供水流路A，流经关断阀芯13到达供水流量检测元件14得到进水流量V1，同时，循环水的回水流路B也装有回水流量检测元件15，可得到回水流量V2，这两部分流量数据通过测量元件转化为模拟信号或数字信号传输给智能控制器，智能控制器则将两部分流量的差值ΔV与预先设定好的流量差阈值ΔV_set进行比较，当出现压力泄放或者泄露情况时，回水处流量相应降低，ΔV>ΔV_set时，智能控制器2向关断机构12发出信号，关断机构12驱动关断阀芯13的动作，切断循环水的通路，达到防止人为泄放和循环水泄露事故等目的。当泄放行为终止或事故状态解除后，可通过复位输入19对关断机构进行复位操作，将关断阀芯13开启，恢复用户的正常供暖。

Claims (3)

1.一种集中供热防盗水智能控制阀，是由阀体(1)和智能控制器(2)构成，其特征在于，所述的阀体(1)包括供水流路(A)和回水流路(B)，由循环水入口(110)至供水出口(16)的供水流路(A)上依次设置有用于打开或关闭供水流路(A)的关断阀芯(13)，以及用于检测供水流量的供水流量检测元件(14)，由回水入口(17)至循环水出口(18)的回水流路(B)上设置有回水流量检测元件(15)，其中，所述的关断阀芯(13)的驱动端连接关断机构(12)的驱动输出端，所述关断机构(12)的控制信号输入端连接所述智能控制器(2)的控制信号输出端，所述供水流量检测元件(14)和回水流量检测元件(15)的流量信号输出端分别连接智能控制器(2)的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的一种集中供热防盗水智能控制阀，其特征在于，所述的阀体(1)上还设置有复位机构(11)，所述复位机构(11)的复位信号输入端连接外部的复位输入(19)，所述复位机构(11)的复位信号输出端连接所述关断机构(12)的复位信号输入端。

3.根据权利要求1所述的一种集中供热防盗水智能控制阀，其特征在于，所述智能控制器(2)包括：控制单元(21)，分别与所述控制单元(21)相连的用于接收远程控制信号的接收单元(22)、用于进行数据上传的发送单元(23)、232通信单元(25)和用于现场调试使用的显示单元(26)，以及用于提供电源原电源接口电路，其中，所述的接收单元(22)、发送单元(23)和232通信单元(25)分别通过通信接口(24)连接通信总线(MBUS)，所述控制单元(21)的GPIO端分别连接所述的关断机构(12)的控制信号输入端、供水流量检测元件(14)的流量信号输出端以及回水流量检测元件(15)的流量信号输出端。