CN111779983A - 压力调节装置和压力调节系统 - Google Patents

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CN111779983A CN202010659200.3A CN202010659200A CN111779983A CN 111779983 A CN111779983 A CN 111779983A CN 202010659200 A CN202010659200 A CN 202010659200A CN 111779983 A CN111779983 A CN 111779983A
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张航宇
李华发
邵若时
熊跃春
杨建新
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    • G05D16/202—Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with direct action of electric energy on controlling means using throttling means as controlling means actuated by an electric motor

Abstract

本发明的主要目的在于提供一种压力调节装置和压力调节系统，其中压力调节装置包括：调节阀，调节阀包括阀座和阀芯，阀座具有流通通道，阀芯的至少部分可转动地设置在流通通道内，以调整调节阀的开度；驱动部件，驱动部件与阀芯驱动连接，以通过驱动阀芯的转动控制调节阀的开度；检测组件，检测组件与阀座的流通通道连通，以检测流通通道的压力和流量，并根据检测组件的检测结果控制驱动部件的运动。通过本发明所提供的技术方案，解决了现有技术中因无法控制流体压力变化而使流体管路损坏的问题。

Description

压力调节装置和压力调节系统
技术领域
本发明涉及压力调节领域，具体而言，涉及一种压力调节装置和压力调节系统。
背景技术
当流体在管路中流通时总是会出现紊流的状态，流体压力的不断波动变化对整个管路影响是很大的。
在一些低压管路中，流体压力变化的影响不是十分的明显，主要会造成管路流体渗出或者漏出的问题，但是在如16MPA等中高压甚至是超高压的管路装置中，流体压力变化范围大，可能会造成大压力处流体管路的破裂损坏，使流体大量泄漏，而如果管路中流体为易燃、易爆或有毒的危险物品，其泄漏更是会造成巨大的安全隐患。
因此，需要设计一种能够自动调节管路中流体压力的装置以及一种使用该装置来调节管路中流体压力的方法，以降低流体压力变化对管路的影响。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种压力调节装置和压力调节系统，以解决现有技术中因无法控制流体压力变化而使流体管路损坏的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种压力调节装置，包括：调节阀，调节阀包括阀座和阀芯，阀座具有流通通道，阀芯的至少部分可转动地设置在流通通道内，以调整调节阀的开度；驱动部件，驱动部件与阀芯驱动连接，以通过驱动阀芯的转动控制调节阀的开度；检测组件，检测组件与阀座的流通通道连通，以检测流通通道的压力和流量，并根据检测组件的检测结果控制驱动装置的运动。
进一步地，检测组件包括：第一压力传感器，第一压力传感器与调节阀的入口连通，以检测进入流通通道的流体的压力；和/或第一流量计，第一流量计与调节阀的入口连通，以检测进入流通通道的流体的流量。
进一步地，压力调节装置还包括流通管路，调节阀、第一压力传感器和第一流量计均设置在流通管路上，第一流量计设置在第一压力传感器和调节阀之间。
进一步地，检测组件包括：第二压力传感器，第二压力传感器与调节阀的出口连通，以检测由流通通道流出的流体的压力；和/或第二流量计，第二流量计与调节阀的出口连通，以检测由流通通道流出的流体的压力。
进一步地，压力调节装置还包括流通管路，调节阀、第二压力传感器和第二流量计均设置在流通管路上，第二压力传感器设置在调节阀和第二流量计之间。
进一步地，压力调节装置还包括：阀门开度检测部件，阀门开度检测部件与阀芯连接，以检测调节阀的开度。
进一步地，驱动部件为伺服电机，伺服电机的输出轴用于与阀芯连接，以驱动阀芯转动。
进一步地，压力调节装置还包括联轴器，联轴器与伺服电机的输出轴和阀芯的杆体部均连接。
进一步地，压力调节装置还包括：安装座，安装座与阀座连接，驱动部件设置在安装座上，阀芯的杆体部穿设在安装座内以与驱动部件连接。
进一步地，压力调节装置还包括：轴承，轴承安装在安装座上，轴承套设在阀芯的杆体部的外侧；轴承压盖，轴承压盖设置在安装座上，轴承压盖压设在轴承的一侧；隔套，隔套套设在阀芯的杆体部上，隔套夹设在阀芯的杆体部和轴承压盖之间；锁紧螺母，锁紧螺母套设在阀芯的杆体部上并与杆体部锁紧配合，以对轴承压盖进行轴向定位。
进一步地，调节阀包括阀顶盖，阀芯的杆体部穿过阀顶盖后伸入安装座内；调节阀还包括密封塞，密封塞套设在杆体部上并位于阀顶盖远离流通通道的一侧。
根据本发明的另一个方面，提供了一种压力调节系统，包括控制器和压力调节装置，其特征在于，压力调节装置为上述的压力调节装置；控制器与压力调节装置的驱动部件和检测组件均连接，以使控制器根据检测组件的检测结果控制驱动部件的运动。
应用本发明的技术方案，通过将调节阀阀芯的至少部分可转动地设置在阀座的流通通道内，驱动部件与调节阀的阀芯连接并驱动阀芯运动，以调整调节阀的开度，检测组件与阀座的流通通道连通，通过检测组件将测得的流通通道的压力和流量等信号，再根据检测组件的检测结果控制驱动部件运动，精准的调节阀门开度，以实现精准调节阀门开度，自动化控制流体压力的技术效果，解决了现有技术中因无法控制流体压力变化而使流体管路损坏的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的所提供的其中一种实施例的压力调节系统中各部件的连接关系示意图；
图2示出了根据发明所提供的其中一种实施例的压力调节装置的结构示意图；
图3示出了图2所示的压力调节装置沿A-A方向的剖视图；
图4示出了图2所示的压力调节装置的另一个方向的结构示意图；
图5示出了图4所示的压力调节装置沿B-B方向的剖视图；
图6示出了图2所示的压力调节装置中调节阀阀座沿A-A方向的剖视图；以及
图7示出了图2所示的压力调节装置中调节阀沿A-A方向的剖视图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、驱动部件；2、检测组件；21、第一压力传感器；22、第一流量计；23、第二压力传感器；24、第二流量计；3、调节阀；31、阀座；311、流通通道；32、阀芯；321、主体部；322、杆体部；33、阀顶盖；34、密封塞；35、阀前入口；36、阀后出口；4、流通管路；5、阀门开度检测部件；6、联轴器；7、安装座；8、轴承；9、轴承压盖；10、隔套；11、锁紧螺母；12、控制器；13、显示器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图7所示，本发明提供了一种压力调节装置，其特征在于，包括：调节阀3，调节阀3包括阀座31和阀芯32，阀座31具有流通通道311，阀芯32的至少部分可转动地设置在流通通道311内，以调整调节阀3的开度；驱动部件1，驱动部件1与阀芯32驱动连接，以通过驱动阀芯32的转动控制调节阀3的开度；检测组件2，检测组件2与阀座31的流通通道311连通，以检测流通通道311的压力和流量，并根据检测组件2的检测结果控制驱动部件1的运动。
应用本发明的技术方案，通过将调节阀阀芯的至少部分可转动地设置在阀座的流通通道内，驱动部件与调节阀的阀芯连接并驱动阀芯运动，以调整调节阀的开度，检测组件与阀座的流通通道连通，通过检测组件将测得的流通通道的压力和流量等信号，再根据检测组件的检测结果控制驱动部件运动，精准的调节阀门开度，以实现精准调节阀门开度，自动化控制流体压力的技术效果，解决了现有技术中因无法控制流体压力变化而使流体管路损坏的问题。
具体地，如图1所示，检测组件包括：第一压力传感器21，第一压力传感器21与调节阀3的入口连通，以检测进入流通通道311的流体的压力；和/或第一流量计22，第一流量计22与调节阀3的入口连通，以检测进入流通通道311的流体的流量。
压力调节装置还包括流通管路4，调节阀3、第一压力传感器21和第一流量计22均设置在流通管路4上，第一流量计22设置在第一压力传感器21和调节阀3之间。
具体地，如图1所示，检测组件包括：第二压力传感器23，第二压力传感器23与调节阀3的出口连通，以检测由流通通道311流出的流体的压力；和/或第二流量计24，第二流量计24与调节阀3的出口连通，以检测由流通通道311流出的流体的压力。
压力调节装置还包括流通管路4，调节阀3、第二压力传感器23和第二流量计24均设置在流通管路4上，第二压力传感器23设置在调节阀3和第二流量计24之间。
如图1所示，压力调节装置还包括：阀门开度检测部件5，阀门开度检测部件5与阀芯32连接，以检测调节阀3的开度。这样，通过所测得的阀门开度的结果控制驱动部件1的运动。
可选地，阀门开度检测部件5为角度传感器，角度传感器安装在阀芯32的杆体部322上，用于测量阀芯的杆体部322的实际转动角度，以通过所测得的实际转动角度的结果控制驱动部件1的运动。
如图2至图5所示，驱动部件1为伺服电机，伺服电机的输出轴用于与阀芯32连接，以驱动阀芯32转动。
由于伺服电机能够精准地调节输出的转动角度和转动速度，因此阀芯32被伺服电机驱动运动，能够实现对阀门开度的精准控制。
伺服电机包括伺服驱动器，伺服驱动器的一端与伺服电机连接，伺服驱动器的另一端与，用于接收信号以驱动伺服电机转动。
可选地，伺服电机还包括减速机，减速机设置于伺服电机和联轴器6之间，伺服电机的输出端法兰与减速机的输入端法兰连接，减速机输出端通过联轴器6与调节阀3的阀芯32的杆体部322连接，以达到对阀门开度的更加精准地控制。
如图2至图5所示，压力调节装置还包括联轴器6，联轴器6与伺服电机的输出轴和阀芯32的杆体部322均连接。这样，联轴器6将伺服电机输出的动力精准地传递到阀芯32的杆体部322上，以实现对阀门开度的精准控制。
如图2至图5所示，压力调节装置还包括：安装座7，安装座7与阀座31连接，驱动部件1设置在安装座7上，阀芯32的杆体部322穿设在安装座7内以与驱动部件1连接。安装座7在驱动部件1和调节阀3之间起固定支承作用。
如图2至图5所示，压力调节装置还包括：轴承8，轴承8安装在安装座7上，轴承8套设在阀芯32的杆体部322的外侧；轴承压盖9，轴承压盖9设置在安装座7上，轴承压盖9压设在轴承8的一侧；隔套10，隔套10套设在阀芯32的杆体部322上，隔套10夹设在阀芯32的杆体部322和轴承压盖9之间；锁紧螺母11，锁紧螺母11套设在阀芯32的杆体部322上并与杆体部322锁紧配合，以对轴承压盖9进行轴向定位。
轴承8对阀芯32的杆体部322起支承作用，减少使杆体部322随驱动部件1运动时发生的晃动现象。轴承压盖9与安装座7通过螺钉连接固定不动，轴承压盖9对轴承8外圈起轴向限位作用，隔套10位于轴承8的外圈和轴承压盖9的中心孔之间，在轴承压盖9不动时，杆体部322能相对轴承压盖9转动而不会产生摩擦损坏。
如图7所示，调节阀3包括阀顶盖33，阀芯32的杆体部322穿过阀顶盖33后伸入安装座7内；调节阀3还包括密封塞34，密封塞34套设在杆体部322上并位于阀顶盖33远离流通通道311的一侧。
阀芯32的主体部321为空心球体，主体部321通过阀座31的开口处进入流通通道311内，在安装好阀芯32之后，将阀顶盖33的中间孔套设在杆体部322上，并使阀顶盖33与阀座31连接，阀顶盖33的中间孔与杆体部322的外周面之间存在间隙，以防止杆体部322转动时受到摩擦损坏，密封塞34设置于阀顶盖33以对阀顶盖33与之间的间隙进行密封，防止流体从该间隙流出。
如图2至图5所示，调节阀3具有阀前入口35和阀后出口36，流体从阀前入口35流进调节阀3，并从阀后出口36流出调节阀3，阀前入口35处由阀座入口和阀芯入口共同组成，流体流通的有效截面积为阀座入口和阀芯入口所正对的共同入口的面积，调节阀3通过调节阀芯的转动角度，以调节阀座入口和阀芯入口所正对的共同入口的大小，从而调节流体流通的有效截面积，改变阀门开度。
如图1所示，本发明一种压力调节系统，包括控制器12和压力调节装置，压力调节装置为上述的压力调节装置；控制器12与压力调节装置的驱动部件1和检测组件2均连接，以使控制器12根据检测组件的检测结果控制驱动部件1的运动。
检测组件2将测得的压力、流量、阀门开度等信号传递给控制器12，由控制器12判断是否需要控制驱动部件1的运动以改变阀门开度。
具体地，控制器12为PLC可编程逻辑控制器，PLC可编程逻辑控制器对使用者的要求低，开发速度快。
为了便于操作者观察调节阀3的工作过程，压力调节系统还包括显示器，控制器12将接收到的检测组件2的信号通过显示器直观地显示在屏幕上。
运用上述压力调节系统，可以采用如下的压力调节方法，包括：
先给控制器12输入预设压力值ΔP(可选地，预设压力值ΔP为16MPa)；
第一压力传感器21测量调节阀3的入口压力P1，第一流量计22测量调节阀3的入口流量Q1，第一压力传感器21和第一流量计22将测得的压力P1和流量Q1的信息均转换为电信号，并将电信号传入控制器12中；
控制器12将入口压力P1与预设压力值ΔP的进行比较，以判断调节阀3是否需要改变阀门开度。其中，当入口压力P1等于预设压力值ΔP时，控制器12控制驱动部件不转动，保持阀门开度不变；或当入口压力P1大于预设压力值ΔP时，控制器12向驱动部件1发出指令以控制驱动部件1转动，驱动部件1通过联轴器6带动阀芯32的杆体部322转动，增大调节阀3入口的有效截面积，以增大阀门的开度；当入口压力P1小于预设压力值ΔP时，控制器12向驱动部件1发出指令以控制驱动部件1转动，驱动部件1通过联轴器6带动阀芯32的杆体部322转动，减小调节阀3入口的有效截面积，以减小阀门的开度。
如果调节阀3的入口压力P1大于预设压力值ΔP，阀门开度检测部件5测量阀芯32的实际转动角θ，再将测得的实际转动角θ的信息转化为电信号并传入控制器12中；
流体从调节阀3出口流出，第二压力传感器23测量调节阀3的出口压力P2，第二流量计24测量调节阀3的出口流量Q2，第二压力传感器23和第二流量计24再将测得的出口压力P2的信号和出口流量Q2转换为电信号并传入控制器12中；
控制器12将收集到的各个压力、流量等信号传递到显示器13中，显示器13显示各项参数。
根据所测得的压力、流量、阀芯转动角等数据，绘制各种表格、关系图等，用于分析各变量之间的关系(如流体压力和流量，流体压力和阀芯实际转动角、阀芯实际转动角与控制器控制驱动部件的预设转动角等)，以便于控制器12能够更加精准地依据压力信号来控制驱动部件的转动角，以控制流体压力。
本发明所提供的压力调节系统，通过各个传感器将压力，位移等信号转换为电信号并传入PLC可编程逻辑控制器中，通过PLC可编程逻辑控制器控制伺服电机精准地调节阀门的开度，实现开度的精准调整，使其满足管道预设压力值，显示器显示出各种参数，尤其适用于中、高压环境中数据的处理与分析对比，以实现对流体压力控制的自动化。结合PLC可编程逻辑控制器、伺服电机与传统的阀门相结合，该系统性能稳定，简单方便，安全可靠，控制精准，实现了流体管路的全自动精确调压。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例通过将调节阀阀芯的至少部分可转动地设置在阀座的流通通道内，驱动部件与调节阀的阀芯连接并驱动阀芯运动，以调整调节阀的开度，检测组件与阀座的流通通道连通，通过检测组件将测得的流通通道的压力和流量等信号，再根据检测组件的检测结果控制驱动部件运动，精准的调节阀门开度，以实现精准调节阀门的开度，自动化控制流体压力的技术效果，解决了现有技术中因无法控制流体压力变化而使流体管路损坏的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种压力调节装置，其特征在于，包括：
调节阀(3)，所述调节阀(3)包括阀座(31)和阀芯(32)，所述阀座(31)具有流通通道(311)，所述阀芯(32)的至少部分可转动地设置在所述流通通道(311)内，以调整所述调节阀(3)的开度；
驱动部件(1)，所述驱动部件(1)与所述阀芯(32)驱动连接，以通过驱动所述阀芯(32)的转动控制所述调节阀(3)的开度；
检测组件(2)，所述检测组件(2)与所述阀座(31)的流通通道(311)连通，以检测所述流通通道(311)的压力和流量，并根据所述检测组件(2)的检测结果控制所述驱动部件(1)的运动。
2.根据权利要求1所述的压力调节装置，其特征在于，所述检测组件包括：
第一压力传感器(21)，所述第一压力传感器(21)与所述调节阀(3)的入口连通，以检测进入所述流通通道(311)的流体的压力；和/或
第一流量计(22)，所述第一流量计(22)与所述调节阀(3)的入口连通，以检测进入所述流通通道(311)的流体的流量。
3.根据权利要求2所述的压力调节装置，其特征在于，所述压力调节装置还包括流通管路(4)，所述调节阀(3)、所述第一压力传感器(21)和所述第一流量计(22)均设置在所述流通管路(4)上，所述第一流量计(22)设置在所述第一压力传感器(21)和所述调节阀(3)之间。
4.根据权利要求1所述的压力调节装置，其特征在于，所述检测组件包括：
第二压力传感器(23)，所述第二压力传感器(23)与所述调节阀(3)的出口连通，以检测由所述流通通道(311)流出的流体的压力；和/或
第二流量计(24)，所述第二流量计(24)与所述调节阀(3)的出口连通，以检测由所述流通通道(311)流出的流体的压力。
5.根据权利要求4所述的压力调节装置，其特征在于，所述压力调节装置还包括流通管路(4)，所述调节阀(3)、所述第二压力传感器(23)和所述第二流量计(24)均设置在所述流通管路(4)上，所述第二压力传感器(23)设置在所述调节阀(3)和所述第二流量计(24)之间。
6.根据权利要求1所述的压力调节装置，其特征在于，所述压力调节装置还包括：
阀门开度检测部件(5)，所述阀门开度检测部件(5)与所述阀芯(32)连接，以检测所述调节阀(3)的开度。
7.根据权利要求1所述的压力调节装置，其特征在于，所述驱动部件(1)为伺服电机，所述伺服电机的输出轴用于与所述阀芯(32)连接，以驱动所述阀芯(32)转动。
8.根据权利要求7所述的压力调节装置，其特征在于，所述压力调节装置还包括联轴器(6)，所述联轴器(6)与所述伺服电机的输出轴和所述阀芯(32)的杆体部(322)均连接。
9.根据权利要求1所述的压力调节装置，其特征在于，所述压力调节装置还包括：
安装座(7)，所述安装座(7)与所述阀座(31)连接，所述驱动部件(1)设置在所述安装座(7)上，所述阀芯(32)的杆体部(322)穿设在所述安装座(7)内以与所述驱动部件(1)连接。
10.根据权利要求9所述的压力调节装置，其特征在于，所述压力调节装置还包括：
轴承(8)，所述轴承(8)安装在所述安装座(7)上，所述轴承(8)套设在所述阀芯(32)的杆体部(322)的外侧；
轴承压盖(9)，所述轴承压盖(9)设置在所述安装座(7)上，所述轴承压盖(9)压设在所述轴承(8)的一侧；
隔套(10)，所述隔套(10)套设在所述阀芯(32)的杆体部(322)上，所述隔套(10)夹设在所述阀芯(32)的杆体部(322)和所述轴承压盖(9)之间；
锁紧螺母(11)，所述锁紧螺母(11)套设在所述阀芯(32)的杆体部(322)上并与所述杆体部(322)锁紧配合，以对所述轴承压盖(9)进行轴向定位。
11.根据权利要求9所述的压力调节装置，其特征在于，所述调节阀(3)包括阀顶盖(33)，所述阀芯(32)的杆体部(322)穿过所述阀顶盖(33)后伸入所述安装座(7)内；所述调节阀(3)还包括密封塞(34)，所述密封塞(34)套设在所述杆体部(322)上并位于所述阀顶盖(33)远离所述流通通道(311)的一侧。
12.一种压力调节系统，包括控制器(12)和压力调节装置，其特征在于，所述压力调节装置为权利要求1至11中任一项所述的压力调节装置；所述控制器(12)与所述压力调节装置的驱动部件(1)和检测组件(2)均连接，以使所述控制器(12)根据所述检测组件的检测结果控制所述驱动部件(1)的运动。
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