CN114110940A - 一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法及系统 - Google Patents

一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于空调供水技术领域，具体提供一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法及系统，其中方法包括：S1，选取等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1；S2，通过坐标转换，使换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线修正为线性关系直线；S3，通过供水温度与回水温度的温度差值，以及进水与回水的压差，计算得到能量消耗量即冷热量；S4，以计算得到的冷热量为基础变量，根据修正后的线性关系直线得到对应的流量的控制信号，控制器根据该控制信号实时对所述等百分比阀门进行流量的调节。此种电动调节阀门比常规的电动调节阀门的不需要增加比较多的费用同时降低系统了的循环水量和阻力。这种阀门具有数据收集功能保证系统的运行数据都能进行收集。

Description

一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法及系统
技术领域
本发明涉及空调供水技术领域，更具体地，涉及一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法及系统。
背景技术
空调变流量水系统中，为保证使用侧换热的可控性和供给侧的水力平衡，通常使用动态压差平衡电动调节阀，动态压差平衡电动调节阀利用自带的弹簧、膜片以及引压管，在阀门两端创造一个定压差的小环境，使阀门改变开度变流量时其前后压差始终一致，达到阀门开度和换热强度呈线性，便于施控。其工作方式是，楼宇BA系统控制器实时监测换热末端使用侧的回风温度，根据其与设定值的差，输出0-10v或4-20mA等标准信号给动态压差平衡电动调节阀，动态压差平衡电动调节阀据此按比例调整阀芯的行程，直接调整阀门的开度，改变供给侧水的流量，也就是改变换热末端的换热强度，改变热量输出。
但是已有的普通的电动调节阀因为自身调节过程是有滞后性的，另外输水管路带有热损耗，因此仅检测末端风机盘管输入和输出的水温不足以准确的调控电动调节阀的开度，容易出现反复调整的情况。不能避免过流量运行，不能进行过流的限制，导致设备流量和能量过多，同时阻力不能很低。
发明内容
本发明需要解决的是现有技术中存在的普通调节阀不能进行流量和能量的精确控制的技术问题。
本发明提供了一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法，包括：
S1，选取等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1；
S2，通过坐标转换，使换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线修正为线性关系直线；
S3，通过供水温度与回水温度的温度差值，以及进水与回水的压差，计算得到能量消耗量即冷热量；
S4，以计算得到的冷热量为基础变量，根据修正后的线性关系直线得到对应的流量的控制信号，控制器根据该控制信号实时对所述等百分比阀门进行流量的调节。
优选地，所述S1具体包括：根据下式得到等百分比阀门的实际可调比Rr为：
Figure BDA0003303308480000021
其中，选取等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1。
优选地，所述S2具体包括：获取换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线的一个曲线段，将该曲线段的起始点和终点直线连接得到线性关系直线。
优选地，所述S3具体包括：在等百分比阀门的进水口和回水口均设置压力传感器和温度传感器，根据进水口与回水口的压力传感器的检测值计算得到压差，根据压差和阀门开度计算得到流量；
根据进水口与回水口的检测值计算得到温度差值；
根据流量与温度差值计算得到一时间段的设备能量消耗量即冷热量。
优选地，所述S4具体包括：若实际温度小于设定温度，则调节减小阀门开度，以确保回水的温度在设定范围内。
优选地，所述S4之后还包括：将供水温度、回水温度、进水压力、回水压力、冷热量、阀门开度实时上传至后台控制中心。
优选地，所示S3还包括：根据下式计算得到所述等百分比阀门的流量：
Figure BDA0003303308480000031
Figure BDA0003303308480000032
为阀门进出口两端的压差，Kv为随开度进行的流通系数，q为循环水的流量。
优选地，所示S3具体包括：根据下式计算冷热量：
Q＝ρcΔTq
ρ为水的密度，C为水的比热容，ΔT为供回水的温差，即供水与回水的温度差值，q为循环水的流量。
本发明还提供了一种用于实施空调水系统的智能电动调节阀调节方法的系统，包括：等百分比阀门及控制器，安设于所述供水口处的供水压力传感器及供水温度传感器，安设于所述等百分比阀门回水处的回水压力传感器及回水温度传感器；
所述等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1；
所述控制器用于通过坐标转换，使换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线修正为线性关系直线，通过供水温度与回水温度的温度差值，以及进水与回水的压差，计算得到能量消耗量即冷热量，以计算得到的冷热量为基础变量，根据修正后的线性关系直线得到对应的流量的控制信号，控制器根据该控制信号实时对所述等百分比阀门进行流量的调节。
有益效果：本发明提供的一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法及系统，其中方法包括：S1，选取等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1；S2，通过坐标转换，使换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线修正为线性关系直线；S3，通过供水温度与回水温度的温度差值，以及进水与回水的压差，计算得到能量消耗量即冷热量；S4，以计算得到的冷热量为基础变量，根据修正后的线性关系直线得到对应的流量的控制信号，控制器根据该控制信号实时对所述等百分比阀门进行流量的调节。此种电动调节阀门比常规的电动调节阀门的不需要增加比较多的费用同时降低系统了的循环水量和阻力。这种阀门具有数据收集功能保证系统的运行数据都能进行收集。
附图说明
图1为本发明提供的一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法流程图；
图2为本发明提供的一种空调水系统的智能电动调节阀调节系统的功能原理示意图；
图3为本发明提供的一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法的特性曲线修正前后对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法，包括：
S1，选取等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1；
S2，通过坐标转换，使换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线修正为线性关系直线；
S3，通过供水温度与回水温度的温度差值，以及进水与回水的压差，计算得到能量消耗量即冷热量；
S4，以计算得到的冷热量为基础变量，根据修正后的线性关系直线得到对应的流量的控制信号，控制器根据该控制信号实时对所述等百分比阀门进行流量的调节。
其中，空调水系统的静态平衡阀(简称阀门)可以通过开度与流通系数的关系，再结合阀门两端的压差，计算得流量。
Figure BDA0003303308480000051
Figure BDA0003303308480000052
为阀门进出口两端的压差，是一个定值，Kv为随开度进行的流通系数，可以在标准试验台上面得出，通过计算程序得出目前运行的流量，q为循环水的流量。
具体通过在等百分比阀门的进水口和回水口均设置压力传感器和温度传感器，根据进水口与回水口的压力传感器的检测值计算得到压差，根据压差和阀门开度相关的流通系数计算得到流量。
然后根据流量与温度差值计算得到一时间段的设备能量消耗量即冷热量，能量即冷热量的计量是通过下面的公式实现：
Q＝ρcΔTq
ρ为水的密度，C为水的比热容，ΔT为供回水的温差，即供水与回水的温度差值，q为循环水的流量。
如此便可通过上述两个公式计算得到实时的冷热量即设备的能量消耗量。
在一个具体的实施场景中，阀门的采用的可调比为50的电动调节阀，根据一般空调水系统的管道直接选择的阀门阀权度在0.1左右。不满足规范要求，规范主要是为了保证整个控制系统的非线性调整为线性，同时保证阀门的可调比在一个较好的范围。通过下式计算得出实际可调比：
Figure BDA0003303308480000061
Rr是一个实际应用过程中的阀门可调比即实际可调比，R是阀门制造厂给的可调比，S是阀门在系统中的阀权度。
如果普通空调水系统调节阀门一般是R＝30，S值是0.3左右，Rr＝16.4。如果采用可调比为R＝50的阀门，而S值是0.1时，Rr＝15.8。能够满足一般空调系统的可调比。
由于等百分比的电动调节阀门在S＝0.1时候趋近于直线特性，而空调换热器的特性曲线是一个弯曲的特性曲线，可以通过坐标的转换使冷热量与流量的关系变为直线关系，然后通过控制器进行系统的控制，保证整个特性系统的线性调节功能。如图3所示，具体的过程如下：
获取换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线的一个曲线段，将该曲线段的起始点和终点直线连接得到线性关系直线。
然后以冷热量为基础变量，根据修正后的曲线即线性关系直线所对应冷热量与流量的对应关系得到流量的控制信号，控制器发出控制信号给执行器进行流量的调节，在这个过程中阀杆的位置信号反馈回控制器得到对应开度值KV。然后计算可得流量值以及空调系统的消耗的能量。
其中，温差限制的功能主要采用阀门上面设置的温度传感器进行的限制控制的，如果测得温度小于设定的温度其会减小阀门的开度。保证回水的温度在控制的范围。能量计量功能控制器根据测量的压差以及温差通过内部嵌入的计算程序得出流过设备的消耗的能量即冷热量。具体计算过程如上所述。
优选的方案，所述S4之后还包括：将供水温度、回水温度、进水压力、回水压力、冷热量、阀门开度实时上传至后台控制中心。通过后台控制中心来远程观察现场阀门的各个参数和设备运行情况。
该方案技术可行，对调试的人员没有要求不需要特殊的仪器，现场调试安装也较方便。同时设计人员选型变得简单。对空调水系统的节能有明显的提高，既可以减少阀门的压力损失同时，减少不必要的过流的问题产生，节省了水泵的运行费用，节约设备造价。
如图2所示，本发明还提供了一种用于实施空调水系统的智能电动调节阀调节方法的系统，包括：等百分比阀门及控制器，安设于所述供水口处的供水压力传感器及供水温度传感器，安设于所述等百分比阀门回水处的回水压力传感器及回水温度传感器；
所述等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1；
所述控制器用于通过坐标转换，使换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线修正为线性关系直线，通过供水温度与回水温度的温度差值，以及进水与回水的压差，计算得到能量消耗量即冷热量，以计算得到的冷热量为基础变量，根据修正后的线性关系直线得到对应的流量的控制信号，控制器根据该控制信号实时对所述等百分比阀门进行流量的调节。
其中，空调水系统的智能电动调节阀调节方法如前所述，在此不再赘述。
具体的工作原理如下：
线性拟合装置通过坐标转换，使换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线修正为线性关系直线。以计算得到的冷热量为基础变量，根据修正后的线性关系直线得到对应的流量的控制信号，控制器将该控制信号发送给执行器，执行器实时对所述等百分比阀门的阀门开度进行流量的调节。其中，通过回水温度来限制性控制控制器的输出，通过阀门开度以及流通系数Kv来计算实时流量，再进一步计算得到能量即冷热量。计算方法如前所述。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法，其特征在于，包括：
S1，选取等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1；
S2，通过坐标转换，使换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线修正为线性关系直线；
S3，通过供水温度与回水温度的温度差值，以及进水与回水的压差，计算得到能量消耗量即冷热量；
S4，以计算得到的冷热量为基础变量，根据修正后的线性关系直线得到对应的流量的控制信号，控制器根据该控制信号实时对所述等百分比阀门进行流量的调节。
2.根据权利要求1所述的空调水系统的智能电动调节阀调节方法，其特征在于，所述S1具体包括：根据下式得到等百分比阀门的实际可调比Rr为：
Figure FDA0003303308470000011
其中，选取等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1。
3.根据权利要求1所述的空调水系统的智能电动调节阀调节方法，其特征在于，所述S2具体包括：获取换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线的一个曲线段，将该曲线段的起始点和终点直线连接得到线性关系直线。
4.根据权利要求1所述的空调水系统的智能电动调节阀调节方法，其特征在于，所述S3具体包括：在等百分比阀门的进水口和回水口均设置压力传感器和温度传感器，根据进水口与回水口的压力传感器的检测值计算得到压差，根据压差和阀门开度计算得到流量；
根据进水口与回水口的检测值计算得到温度差值；
根据流量与温度差值计算得到一时间段的设备能量消耗量即冷热量。
5.根据权利要求4所述的空调水系统的智能电动调节阀调节方法，其特征在于，所述S4具体包括：若实际温度小于设定温度，则调节减小阀门开度，以确保回水的温度在设定范围内。
6.根据权利要求4所述的空调水系统的智能电动调节阀调节方法，其特征在于，所述S4之后还包括：将供水温度、回水温度、进水压力、回水压力、冷热量、阀门开度实时上传至后台控制中心。
7.根据权利要求1所述的空调水系统的智能电动调节阀调节方法，其特征在于，所示S3还包括：根据下式计算得到所述等百分比阀门的流量：
q＝Kv√ΔP
Figure FDA0003303308470000021
为阀门进出口两端的压差，Kv为随开度进行的流通系数，q为循环水的流量。
8.根据权利要求7所述的空调水系统的智能电动调节阀调节方法，其特征在于，所示S3具体包括：根据下式计算冷热量：
Q＝ρcΔTq
ρ为水的密度，C为水的比热容，ΔT为供回水的温差，即供水与回水的温度差值，q为循环水的流量。
9.一种用于实施如权利要求1至8任一项所述的空调水系统的智能电动调节阀调节方法的系统，其特征在于，包括：等百分比阀门及控制器，安设于所述供水口处的供水压力传感器及供水温度传感器，安设于所述等百分比阀门回水处的回水压力传感器及回水温度传感器；
所述等百分比阀门的出厂可调比R＝50、阀权度S＝0.1；
所述控制器用于通过坐标转换，使换热器的冷热量与流量的非线性关系曲线修正为线性关系直线，通过供水温度与回水温度的温度差值，以及进水与回水的压差，计算得到能量消耗量即冷热量，以计算得到的冷热量为基础变量，根据修正后的线性关系直线得到对应的流量的控制信号，控制器根据该控制信号实时对所述等百分比阀门进行流量的调节。
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