CN112835944B - 一种控制阀产品查询配置系统及其查询配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制阀产品查询配置系统，包括用户端、数据库和与用户端和数据库建立通信关系的中央处理器；其特征在于所述用户端包括工况输入模块、信息读取模块、二次输入模块、中间计算模块、查询模块、数据导出模块和数据导入模块；本发明设计人员根据客户提供的工况单生成工况输入模块，通过信息读取模块可以快速的读取输入表中的信息，通过中间计算模块，代替了人工的计算从而提高了数据计算的精准度，降低在设计计算时的出错率。

Description

一种控制阀产品查询配置系统及其查询配置方法

技术领域

本发明涉及阀配置领域，具体涉及一种控制阀产品查询配置系统及其查询配置方法。

背景技术

加速中国制造业实现数字化转型和升级已成为共识；控制阀作为工业流体过程控制中的重要元器件，行业同样面临着升级转型的机遇与挑战。从大型超临界火电机组关键阀门、百万千万级核电站关键阀门、大型石油化工关键阀门等高端阀门制造着眼，对于阀门行业来说将呈现六大发展趋势：从大规模生产到个性化定制，从初低端加工到高品质制造，从单一工况到多工况适应，从经验化设计到数字化设计，从传统阀门到智能型阀门，从信息孤岛到大数据物联。为顺应发展趋势，控制阀企业数字化转型既是控制阀产品升级的保障也是控制阀行业发展的必经之路。

而产品的配置是控制阀设计制造的第一步，所有产品数据均源于设计运行工况和配置结果，即配置工程师根据控制阀设计运行工况计算确定控制阀材质、尺寸、结构形式等，然后将配置后的数据移交设计工程师就各零部件行细化设计，而这种传统的控制阀配置方式通常会出现以下问题：

1.组成阀门的零部件很多，由于工程师无法判断是否设计过类似通用的零部件，在每次接单后经常会进行重复设计，从而增加了工作量，且降低了工作效率。

2.由于过于依赖配置工程师和设计工程师对控制阀运行工况的理解及不同的技术人员设计习惯的差异，因此人员变动或者业务调整的情况下会导致不同的技术人员对同款阀门在相同运行工况下，进行设计时，零部件会出现不同的技术参数，会得出不一样的控制阀结构形式，从而不利于产品及零部件的标准化；而且设计时需要人工反复进行计算得出控制阀的基本信息，导致设计出错的概率较大。

3.由于控制阀工况多变、产品及零部件繁杂，选型工程师难以与已有零部件及产品产生关联，即库存零件或设计过的零件无法得到有效的二次利用，这会导致耗费大量的设计成本且不利于产品质量的稳定性。

4.选型配置工程师和设计工程师之间的数据传递大多基于表格、文档等形式，没有实现数字化管理，导致验证控制阀选型的合理性难度较大，设计工程师很难发现产品选型中存在的问题。

5.设计好的产品不能够通过快速的查询分析手段应用于相同或相似的工况环境中，因此在行业竞争加剧的背景下，无法对用户需求或工况变更做出迅速响应，直接导致企业竞争力下降。

因此，为了解决控制阀传统的控制选型中存在的问题，为此我们提出了一种阀门的查询配置系统。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是，传统的控制阀配置方式，重复设计的工作内容多，工作量大，工作效率低；过于依赖人的因素，不利于产品及零部件的标准化且设计出错的概率较大；选型工程师无法实时获取已有零部件及产品的信息，使得库存零件或设计过的零件无法得到有效的二次利用；选型配置工程师和设计工程师之间存在信息孤岛，导致验证控制阀选型的合理性难度较大；缺乏快速有效的查询分析手段。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种控制阀产品查询配置系统，包括用户端、数据库和与用户端和数据库建立通信关系的中央处理器；其特征在于所述用户端包括工况输入模块、信息读取模块、二次输入模块、中间计算模块、查询模块、数据导出模块和数据导入模块。

作为优选，所述的数据库包括阀门本体数据库、零部件数据库和执行机构部件库。

作为优选，所述的数据库还包括零件材料库、零件适用工况数据库、介质热力学参数数据库、标准压力级阀门材料压力-温度额定值数据库和连接件库

作为优选，所述的中间计算模块包括公称压力计算单元、热力学计算单元、阀芯流量计算单元和公称通径计算单元。

作为优选，所述的查询模块包括零部件查询单元、搭建临时产品结构单元、阀门本体查询单元和执行机构推力校核单元。

作为优选，所述的查询模块还包括装配关系等同单元、附件和连接件添加单元以及生成已有执行机构单元。

作为优选，所述的工况输入模块为Excel输入表。

本发明的另一个目的是，方便选型工程师和设计工程师的工作，提高其工作效率，从而使其达到对用户需求或工况变更做出迅速响应，为此本发明提供一种控制阀产品的查询配置方法，其特征包括如下步骤：

第一步，登陆用户端，选择阀门的类型，进入信息读取计算模块，选择输入表，读取输入表中的用户工况；

第二步，读取完毕后，进入中间计算模块，中间计算模块根据读取模块用户工况的工艺介质；

第三步，根据用户工况的工艺介质，中间计算模块通过中央处理器匹配零件材料库、介质热力学参数数据库查询符合工艺介质的阀体材质和介质的状态，根据阀体材质和介质的状态匹配标准压力级阀门材料压力-温度额定值数据库、介质热力学参数数据库和适用工况数据库，计算出公称压力、用户工况下热力学参数、阀芯流量和公称通径，将计算结果作为中间数据参与零部件查询；

第四步，根据中间计算模块的计算结果通过查询模块，向已有零部件数据库发送查询请求，将符合用户工况的零部件展列在客户端，获奖将阀门参数表导出，提供给技术工程师进入新产品设计；

第五步，根据零部件查询单元查询的结果，通过临时产品结构搭建单元，向阀门本体数据库发送查询请求，根据查询结果向执行机构校核单元发送校核请求或依查询结果经装配关系等同查询单元再次查询，根据装配关系等同查询单元的再次查询结果向执行机构校核单元发送校核请求；

第六步，上一步进行推力校核时，需经中间计算模块计算阀门不平衡力，依据阀门不平衡力的计算结果向执行机构部件库发送查询请求，同时向执行机构部件库发送查询支架连接法兰请求，或者是依据装配关系等同查询单元的再次查询结果生成临时产品，进入新产品设计；

第七步，根据执行机构部件库的查询结果生成阀本体产品结构，再进入添加附件连接件单元或在客户端上展列执行机构部件清单，生成已有执行机构部件或者导出阀门参数，进入新产品设计；

第八步，通过数据导出模块将阀门本体结构、添加的附件和连接件及执行机构部件的数据导出生成客户物料清单和阀门数据表；

第九步，通过数据导入模块将完成的新产品设计导入阀门本体已有产品数据库和已有零部件数据库以及执行机构部件库。

本发明有益效果：设计人员根据客户提供的工况单生成工况输入模块(即输入表)，通过信息读取模块可以快速的读取输入表中的信息，通过中间计算模块，代替了人工的计算从而提高了数据计算的精准度，降低在设计计算时的出错率；

通过查询模块的零部件查询单元和阀门本体查询单元在对应的数据库中查询适用于用户工况的零部件和阀门本体，从而不需要再对用户工况进行单独的计算设计，从而避免了重复性的工作，从而提高了工作效率；

也避免了因过于依赖选型工程师和设计工程师，而产生的零部件技术参数不同，控制阀结构形式不同，不利于产品及零部件的标准化的问题，进一步还降低了设计计算出错率，而且通过数据导出模块实现了生产部门和销售部门的信息数字化传递，消除信息孤岛，进一步提高了工作效率；还解决了已经过设计验证的产品不能够通过快速的查询分析手段应用于相同或相似的工况中的问题和因控制阀工况多变、产品及零部件繁杂，选型工程师难以与已有零部件及产品产生关联，即库存零件或设计过的零件无法得到有效的二次利用，导致耗费大量的设计成本及不利于产品质量稳定的问题；从而可以在行业竞争加剧的背景下，对用户的需求或工况变更做出迅速响应，提高了企业竞争力。

通过数据库中的阀门本体数据库和零部件数据库，从而可以把选型配置工程师和设计工程师之间的图纸模型数据、技术文档和工艺规程、相关检测报告等技术资料进行数字化管理存储；从而降低了验证控制阀选型的合理性难度，从而方便设计工程师发现产品选型中存在的问题，还解决因控制阀工况多变、产品及零部件繁杂，导致选型工程师难以与已有零部件及产品产生关联，即库存零件或设计过的零件无法得到有效的二次利用，这会导致耗费大量的设计成本且不利于产品质量的稳定性。

通过搭建临时产品结构单元和新产品设计及数据导入模块，从而使新设计的零部件和控制阀产品的相关数据，分类导入对应的数据库中，使数据库中的部件及产品能够不断的完善，方便后期选型工程师和设计工程师的工作。

附图说明

图1为本发明的查询流程示意图；

图2为本发明的查询系统示意图；

图3为输入表的信息示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-2，对下列实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，基于本发明中的实施列，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有方案，都属于本发明的保护范围。

实施例1

参阅附图1-3，本发明提本发明提供了一种控制阀产品查询配置系统，包括用户端、数据库和与用户端和数据库建立通信关系的中央处理器；其特征在于所述用户端包括工况输入模块、信息读取模块、二次输入模块、中间计算模块、查询模块、数据导出模块和数据导入模块。

作为优选，所述的数据库包括阀门本体数据库、零部件数据库和执行机构部件库。

作为优选，所述的数据库还包括零件材料库、零件适用工况数据库、介质热力学参数数据库、标准压力级阀门材料压力-温度额定值数据库和连接件库

作为优选，所述的中间计算模块包括公称压力计算单元、热力学计算单元、阀芯流量计算单元和公称通径计算单元。

作为优选，所述的查询模块包括零部件查询单元、搭建临时产品结构单元、阀门本体查询单元和执行机构推力校核单元。

作为优选，所述的查询模块还包括装配关系等同单元、附件和连接件添加单元以及生成已有执行机构单元。

作为优选，所述的工况输入模块为Excel输入表。

本实施例，第一步，登陆用户端，选择阀门的类型，进入信息读取计算模块，选择输入表，读取输入表中的用户工况；

第二步，读取完毕后，进入中间计算模块，中间计算模块根据读取模块用户工况的工艺介质；

第三步，中间计算模块根据用户工况和工艺介质，通过中央处理器匹配零件材料库、介质热力学参数数据库查询符合工艺介质的阀体材质和介质的状态，输入查询到的阀体的材质通过中央处理器匹配标准压力级阀门材料压力-温度额定值数据库计算出公称压力；输入查询到的介质的状态通过中央处理器匹配介质热力学参数数据库计算出用户工况下的热力学参数，如中间温度及中间压力等，根据用户工况下的热力学参数计算阀芯的流量和公称通径；

根据得到的计算结果：阀体材质、介质状态、公称压力、用户工况下热力学参数、阀芯流量和公称通径进入查询模块；

第四步，根据上一步中间计算模块的计算结果，通过查询模块，和中央处理器，向零部件数据库发送查询请求，将符合用户工况的零部件(不含执行机构)展列在客户端；若没有查询到可适用零部件，通过数据导出模块导出阀门参数表，提供给技术工程师进入新产品设计；

第五步，根据零部件查询单元查询的结果，通过临时产品结构搭建单元和中央处理器，向阀门本体数据库发送查询请求，当查询到有适用的阀门本体时，通过执行机构校推力核单元和中央处理器进行推力校核；当没有查到适用的阀门本体时，通过装配关系等同单元，使用装配关系等同零部件再次向零部件数据库查询，当有适用阀门本体时通过执行机构校推力核单元和中央处理器进行推力校核或生成替换产品后再向执行机构推力校核单元和中央处理器进行推力校核；当没有查到适用的阀门本体时，生成临时产品进行新阀门本体的产品设计；

第六步，推力校核时依据搭建临时产品结构单元搭建的临时产品结构，得到不平衡力及支架连接法兰，通过执行机构推力校核单元，向中央处理器和执行机构部件库发送查询请求，同时向执行机构部件库发送查询支架连接法兰请求，在执行机构部件库中匹配到与支架连接法兰一致，且经过推力比较符合要求的执行机构部件；

第七步，当查询到执行机构部件库有适用的部件时在客户端展列执行机构部件，有找到已有阀门本体时生成产品结构，通过附件和连接件添加单元和中央处理器向连接件库查询并添加附件和连接件，然后通过数据导出模块导出生成客户物料清单和阀门数据表；当没有查询到适用部件时通过数据导出模块导出阀门参数表进入新产品设计，或在客户端上展列执行机构部件清单，通过已有执行机构单元生成已有执行机构部件或者导出阀门参数，进入新产品设计，由技术人员进行新的设计。

第九步，通过数据导入模块将完成的新产品设计导入阀门本体已有产品数据库和已有零部件数据库以及执行机构部件库。

本实施例中信息读取模块只需要读取一次输入表中的用户工况即可，实现一键信息读取和查询，无需对每个零部件的查询，重复实从而提高了工作效率。

实施例2

参阅附图1-3，本实施与实施例1的区别在于信息读取模块读取方式和查询模块的查询方式不同；本实施例中，每个阀门部件的查询均需重复第一步、第二步和第三步的步骤。

上述实施例1和2中，中间计算模块计算时依据的数据是由零件材料数据库、介质热力学参数数据库和标准压力级阀门材料压力-温度额定值数据库提供。

本发明系统在使用时，中间计算模块所运用的计算公式会因为介质状态的不同而不同；当工艺介质状态为液体时，匹配介质热力学参数数据库得出介质状态为液体及相关热力学参数的计算公式如下：

1)中间温度t₁时饱和蒸汽压计算Pv/MPa(A)

公式中：

P_v——中间温度时饱和蒸汽压/MPa(A)；

t₁——中间温度(输入的工作温度)/℃，读取输入表；

P_vmin——与t₁相邻且较小的饱和温度所对应的饱和蒸汽压/MPa(A)，匹配热力学参数数据库；

P_vmax——与t₁相邻且较大的饱和温度所对应的饱和蒸汽压；

T_vmin——与t₁相邻且较小的饱和温度/℃，匹配热力学参数数据库；

T_vmax——与t₁相邻且较大的饱和温度/℃，匹配热力学参数数据库。

2)中间压力P₁时饱和温度计算Tv/℃

T_v——中间压力时饱和温度/℃；

P₁——中间压力(输入的阀前压力)/MPa(A)，读取输入表；

P_vmin——与t₁相邻且较小的饱和温度所对应的饱和蒸汽压/MPa(A)，匹配热力学参数数据库；

P_vmax——与t₁相邻且较大的饱和温度所对应的饱和蒸汽压/MPa(A)，匹配热力学参数数据库；

T_vmin——与t₁相邻且较小的饱和温度/℃，匹配热力学参数数据库；

T_vmax——与t₁相邻且较大的饱和温度/℃，匹配热力学参数数据库。

3)中间温度时介质密度ρ(kg/m³)计算

取与t1相邻且较大的饱和温度下的密度ρ/kg/m³。

4)公称通径配置的管径需求计算公式为

公式中：

D——需求管径，mm，中间计算

Qm——最大流量，Kg/h，从输入表读取

QV——最大流量，m3/h，从输入表读取

ρ——输入温度及压力下的密度，Kg/m3，中间计算

υ——液体最大允许流速，m/s，

当工艺介质状态为蒸汽时，匹配介质热力学参数库得出介质状态为蒸汽及相关热力学参数的计算公式如下：

5)中间温度t₁时饱和蒸汽压计算P_v/MPa(A)

公式中：

P_v——中间温度时饱和蒸汽压/MPa(A)；

t₁——中间温度(输入的工作温度)/℃，读取输入表；

P_vmin——与t₁相邻且较小的饱和温度所对应的饱和蒸汽压/MPa(A)，匹配热力学参数数据库；

P_vmax——与t₁相邻且较大的饱和温度所对应的饱和蒸汽压/MPa(A)，匹配热力学参数数据库；

T_vmin——与t₁相邻且较小的饱和温度/℃，匹配热力学参数数据库；

T_vmax——与t₁相邻且较大的饱和温度/℃，匹配热力学参数数据库；

6)中间压力P₁时饱和温度计算T_v/℃

T_v——中间压力时饱和温度/℃；

P₁——中间压力(输入的阀前压力)/MPa(A)，读取输入表；

P_vmin——与t₁相邻且较小的饱和温度所对应的饱和蒸汽压/MPa(A)，匹配热力学参数数据库；

P_vmax——与t₁相邻且较大的饱和温度所对应的饱和蒸汽压/MPa(A)，匹配热力学参数数据库；

T_vmin——与t₁相邻且较小的饱和温度/℃，匹配热力学参数数据库；

T_vmax——与t₁相邻且较大的饱和温度/℃，匹配热力学参数数据库；

7)中间温度时介质密度ρ(kg/m³)计算

取与t1相邻且较大的饱和温度下的密度ρ/kg/m³

8)公称通径配置的管径需求计算公式为

公式中：

D——需求管径，mm；

Q——最大流量，Kg/h，从输入表读取；

P₁——阀前压力，MPa(A)，从输入表读取；

P₂——阀后压力，MPa(A)，从输入表读取；

M₀——最大允许马赫数；

ρ——输入温度及压力下的密度，Kg/m³；

M——摩尔量，从介质热力学参数库中读取；

γ——比热比，从介质热力学参数库中读取；

t₁——工作温度，℃，从输入表读取；

9)当介质状态为空气时，需求管径计算公式：

或

公式中：

D——需求管径，mm；

Qm——最大流量，Kg/h，从输入表读取；

QV——最大流量，Nm3/h，从输入表读取；

P2——阀后压力，MPa(A)，从输入表读取；

M0——最大允许马赫数；

M——摩尔量，从介质热力学参数库中读取；

γ——比热比，从介质热力学参数库中读取；

t1——工作温度，℃，从输入表读取；

ρN——气体标态密度，kg/Nm3，从介质热力学参数库中读取；

10)公称压力：根据输入表中的工艺介质、最高阀前压力、最高工作温度、最低工作温度得出。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有方案，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种控制阀产品查询配置系统的查询配置方法，其特征包括如下步骤：

第一步，登陆用户端，选择阀门的类型，进入信息读取计算模块，选择输入表，读取输入表中的用户工况；

第二步，读取完毕后，进入中间计算模块，中间计算模块根据读取模块用户工况的工艺介质，通过中央处理器匹配零件材料库、介质热力学参数数据库查询符合工艺介质的阀体材质和介质的状态，根据阀体材质和介质的状态匹配标准压力级阀门材料压力-温度额定值数据库、介质热力学参数数据库和适用工况数据库，计算出公称压力、用户工况下热力学参数、阀芯流量和公称通径，将计算结果作为中间数据参与零部件查询；

第三步，根据中间计算模块的计算结果通过查询模块，向已有零部件数据库发送查询请求，将符合用户工况的零部件展列在客户端，或将阀门参数表导出，提供给技术工程师进入新产品设计；

第四步，根据零部件查询单元查询的结果，通过临时产品结构搭建单元，向阀门本体数据库发送查询请求，根据查询结果向执行机构校核单元发送校核请求或依查询结果经装配关系等同单元再次查询，根据装配关系等同查询单元的再次查询结果向执行机构校核单元发送校核请求；

第五步，依据搭建临时产品结构单元搭建的临时产品结构，得到不平衡力及支架连接法兰，通过执行机构推力校核单元，向中央处理器和执行机构部件库发送查询请求，同时向执行机构部件库发送查询支架连接法兰请求，在执行机构部件库中匹配到与支架连接法兰一致，且经过推力比较符合要求的执行机构部件；

第六步，根据执行机构部件库的查询结果生成阀门本体产品结构，再进入添加附件连接件单元或在客户端上展列执行机构部件清单，通过生成已有执行机构单元生成已有执行机构部件或者导出阀门参数，进入新产品设计；

第七步，通过数据导出模块将阀门本体结构、添加的附件和连接件及执行机构部件的数据导出生成客户物料清单和阀门数据表；

第八步，通过数据导入模块将完成的新产品设计导入阀门本体已有产品数据库和已有零部件数据库以及执行机构部件库。

2.一种控制阀产品查询配置系统用于实现上述权利要求1的方法，包括用户端、数据库和与用户端和数据库建立通信关系的中央处理器；其特征在于：所述用户端包括工况输入模块、信息读取模块、中间计算模块、查询模块、数据导出模块和数据导入模块。

3.如权利要求2所述的一种控制阀产品查询配置系统，其特征在于：所述的数据库包括阀门本体数据库、零部件数据库和执行机构部件库。

4.如权利要求2所述的一种控制阀产品查询配置系统，其特征在于：所述的数据库还包括零件材料库、零件适用工况数据库、介质热力学参数数据库、标准压力级阀门材料压力-温度额定值数据库和连接件库。

5.如权利要求2所述的一种控制阀产品查询配置系统，其特征在于：所述的中间计算模块包括公称压力计算单元、热力学计算单元、阀芯流量计算单元和公称通径计算单元。

6.如权利要求2所述的一种控制阀产品查询配置系统，其特征在于：所述的查询模块包括零部件查询单元、搭建临时产品结构单元、阀门本体查询单元和执行机构推力校核单元。

7.如权利要求2所述的一种控制阀产品查询配置系统，其特征在于：所述的查询模块还包括装配关系等同单元、附件和连接件添加单元以及生成已有执行机构单元。

8.如权利要求2所述的一种控制阀产品查询配置系统，其特征在于：所述的工况输入模块为Excel输入表。

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