CN201318504Y - 一种线性温控阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种线性温控阀，通过引入“末端设备特征值”和“压差无关特征值”，旨在提供一种基于这二种特征值的高级控制算法实现压差无关型线性温度精确控制的高级阀门。通过这种控制方法，电动执行器内部的线性温度控制驱动装置能够根据标准输入信号和来自调节阀直管处的压差无关特征值测量信号的关系，输出信号去控制调节阀的开度，通过调节流量从而实现对温度的高精度线性控制。本实用新型调节控制方式新颖、控制精度高、抗干扰能力强、调节阀结构要求简单、流通阻力小，调试及维修简便，能够广泛地应用在具有较高温度控制精度要求的场合，并且该实用新型具有很好的节能效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种线性温控阀，具体的说就是一种基于末端设备特征值和压差无关特征值高级控制算法的线性温控阀。
背景技术
中央空调系统的目的是通过保证空调控制区域的温度或湿度来满足人们对舒适性或工艺性的要求。
在建筑物暖通空调水力系统中，传统的保证空调区域温度的手段是通过在末端空调设备的空调水管道安装电动调节阀，并由现场控制器或楼宇控制系统采集空调区域的测量温度，然后与控制器中的设定温度相比较，输出标准控制信号到电动调节阀，通过调节阀门的开度从而调节水流量，最终改变末端设备输出的热量来实现对目标区域的温度控制。
这种对目标区域的温度控制方法对于一般精度的温度控制是可行的，但是对于高精度的温度控制要求，特别是在一些对节能舒适性要求很高的大型暖通空调变流量水系统中，由于末端设备热输出特性的复杂性，以及水系统的水力失调程度很高，则很难达到，具体有以下几点原因：
1.由于传统的采用一般电动调节阀的温度调节方法没有考虑到不同末端空调设备热输出特性对温度调节精度的影响，而空调末端设备的热输出特性是影响目标空调区域温度控制精度的重要指标。
空调末端设备的热输出特性，也就是末端设备特征值，是指在一定的工况条件下流过末端换热设备的水流量与热输出量之间的关系。影响末端设备特征值的主要因素有设备的运行工况、换热盘管排数、盘管类型及盘管散热翅片形式等。
传统的温度调节方法由于没有充分考虑到末端设备特征值的影响必然导致目标区域的温度调节都是非线性的，在大部分情况下这种非线性的程度还非常高，因此必然影响对目标区域温度的精确调节；
2.由于传统的采用一般电动调节阀的温度调节方法是压差相关型的，即电动调节阀的输出水流量不但与电动调节阀的开度有关，还与系统压力变化有关。对于大型的暖通空调变流量水力系统，由于动态水力失调在某些情况下会非常严重，必然导致系统压力的波动很大，从而水流量的波动也很大，这必然会严重地影响末端设备的温度调节精度，导致传统电动调节阀的调节精度变差。
目前公知的还没有发现一种基于末端设备特征值和压差无关特征值的线性温控阀。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于末端设备特征值和压差无关特征值的线性温控阀。
为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的。
本实用新型提供一种基于末端设备特征值和压差无关特征值线性温控阀，包括调节阀，在位于调节阀上部的电动执行器内设有一线性温度控制驱动装置，该线性温度控制驱动装置的输入端通过控制电缆线与压差变送器的输出端相连接，线性温度控制驱动装置的输出端与调节阀相连；调节阀一端的直管连接段设有压差无关特征值感应装置，该压差无关特征值感应装置通过取压管一和取压管二与一压差变送器相连接。
作为本实用新型的一种改进，所述的线性温度控制驱动装置由线性温度串级控制器和标准控制驱动器组成，线性温度串级控制器的输出端通过控制电缆线与标准控制驱动器的输入端连接。
作为本实用新型的一种改进，所述的压差无关特征值感应装置采用毕托管式，由静压引压管道、静压感受孔、全压感受孔和全压引压管道组成；静压引压管道与取压管二相连通，全压引压管道与取压管一相连通；全压感受孔中心轴线方向与调节阀直管连接段中心轴线方向一致，静压感受孔中心轴线方向与调节阀直管连接段中心轴线方向垂直。
作为本实用新型的一种改进，所述的压差无关特征值感应装置采用孔板装置，孔板进口压力与取压管一相连，孔板出口压力与取压管二相连。
作为本实用新型的一种改进，所述的电动执行器为直行程模拟量电动执行器。
作为本实用新型的一种改进，所述的调节阀为截止阀型调节阀门。
作为本实用新型的一种改进，所述的压差变送器装设于电动执行器的壳体外侧。
作为本实用新型的一种改进，所述的压差变送器装设于电动执行器的壳体内部。
作为本实用新型的一种改进，所述的直管连接段设在调节阀的入口处。
作为本实用新型的一种改进，所述的直管连接段设在调节阀的出口处。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
通过引入“末端设备特性值”，并在线性温度串级控制器中建立末端设备特性值数据库，从而将末端设备的水流量与热输出量准确地关联起来；通过建立热输出量与目标区域温度变化的关系，以及电动调节阀输入标准控制信号与目标区域控制温度的线性关系，从而建立起从调节阀标准输入控制信号到流量的一一对应关系，并通过对流量的动态适时准确控制，从而实现对温度的线性高精度控制；
通过引入“压差无关特征值”，并在电动执行器内的线性温度串级控制器上采用双回路串级控制，主环路为目标区域温度控制环路，辅助环路为压差无关特性值控制环路，压差无关特征值控制环路的设定值采用压差无关特征值的动态瞬时设定值，该动态设定值由标准输入控制信号、末端设备特征值以及压差无关特征值感应装置的特性共同确定。
压差无关特征值具有仅与电动调节阀的流量成单调的一一对应关系，而不受其它因素波动影响的技术特征，凡满足这些特征的参数都可以作为压差无关特征值，比如调节阀进出口管道内特定位置的压差、流速或者流量等，压差无关特征值由相应的传感器来进行采集。
本实用新型的基于末端设备特征值和压差无关特征值的线性温控阀，开创性的引入末端设备特征值从而建立起调节阀和调节对象之间的内在联系，并且通过引入压差无关特征值采用双回路串级控制，提高了阀门的控制精度、稳定性和抗干扰能力，因此本实用新型能够实现对目标区域温度、末端设备热输出量的高精度线性调节，调节控制方式新颖、成本较低、调节阀结构要求简单、流通阻力小，大幅度地提高了电动调节阀的整体性能，流量、温度控制精度高、抗干扰能力强、调试及维修简便，能够广泛地应用在具有较高的温度、流量控制精度要求的场合，并且该实用新型的应用能够带来很好的节能效应。
本实用新型的压差无关型高精度线性温控阀还可以广泛地应用到其它设备的流量、温度、压力控制，只需根据相应的设备和参数控制要求提供满足要求的末端设备特征值数据库即可。
附图说明
图1是本实用新型实施例中的线性温控阀的结构示意图；
图2是毕托管示意图。
具体实施方式
图1和图2是一种线性温控阀实施例的结构，包括由调节阀9和用于实现电动调节功能的电动执行器8。在调节阀9的入口处设有压差无关特征值感应装置毕托管1；压差变送器4通过取压管一2和取压管二3与压差无关特征值感应装置毕托管1连接；在电动执行器8内装设有线性温度控制驱动装置，该线性温度控制驱动装置的输入端分别与压差变送器4输出的压差测量信号和其它上级标准控制器输出的标准输入信号相连接，线性温度控制驱动装置的输出端与调节阀9相连接。本实施例中的线性温度控制驱动装置由线性温度串级控制器6和标准控制驱动器7组成，线性温度串级控制器6输出端输出的标准主控制信号与标准控制驱动器7的输入端连接。电动执行器8采用模拟量直行程电动执行器，调节阀9是截止阀型调节阀门；本实施例中的直管连接段10安装在调节阀的入口处，直管连接段10也可以安装在调节阀的出口处。
直管连接段10、压差无关特征值感应装置1、压差变送器4、电动执行器8及其内部的线性温度串级控制器6和标准控制驱动器7、调节阀9共同构成了压差无关型的高精度线性温控阀。
所述的线性温度串级控制器6是一个可实现数学高级计算的PID-比例、积分、微分控制器，内嵌”末端设备特征值数据库“和”一种基于末端设备特征值和压差无关特征值实现压差无关型线性温度精确控制的高级控制算法“的高级程序。通过该程序，线性温度串级控制器6输出标准控制信号到标准控制驱动器7，通过改变调节阀9的开度从而调节压差无关特征值感应装置毕托管1处的压差无关特征值毕托管动压测量值，使其与动态瞬时设定值一致，这样就实现了对目标区域温度的压差无关型线性精确控制。
对于本实用新型的压差无关型的线性温控阀，线性温度串级控制器6的输入信号是来自上级控制器的标准控制信号。
当压差无关型线性温控阀接受标准输入控制信号开始工作时，位于电动调节阀入口处的压差无关特征值感应装置毕托管1采集压差无关特征值参数，并通过压差变送器4转换成测量电信号输送到线性温度串级控制器6的测量信号输入端，与标准输入控制信号通过压差无关型线性温度高级控制算法得出的压差无关特征值动态瞬时设定值相比较，并通过PID-比例、积分、微分的控制算法，输出标准控制信号到标准控制驱动器7去控制调节阀9的开度，调整测量值使其与动态瞬时设定值一致，这样就实现了压差无关型的线性温度控制要求。
所述的线性温度串级控制器6位于电动执行器9内，是一种内嵌”末端设备特征值数据库“和”压差无关型线性温度高级控制程序”的专门开发的高级控制器产品。
本实用新型的压差无关型的线性温控阀具体举例如下：
电动执行器8中的线性温度串级控制器6接收标准输入控制信号，电动执行器8与调节阀9相连。压差无关特征值感应装置1为毕托管，毕托管位于调节阀9直管连接段10内，在调节阀9的入口处，其全压感受孔13的轴线方向与直管连接段轴线方向一致，静压感受孔14的轴线方向与直管连接段轴线方向垂直。
线性温度串级控制器6的末端设备特征值数据库中存储多组末端设备特征值，用户可以根据实际末端设备的特性进行选取。
本实用新型除以上实施例以外还有很多变形，凡是本行业技术人员能够根据以上公开的内容直接推导或联想出的所有内容，均应视为是本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种线性温控阀，包括调节阀(9)，其特征在于：在位于调节阀(9)上部的电动执行器(8)内设有一线性温度控制驱动装置，该线性温度控制驱动装置的输入端通过控制电缆线(5)与压差变送器(4)的输出端相连接，线性温度控制驱动装置的输出端与调节阀(9)相连；调节阀(9)一端的直管连接段(10)设有压差无关特征值感应装置(1)，该压差无关特征值感应装置(1)通过取压管一(2)和取压管二(3)与一压差变送器(4)相连接。
2、根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于：所述的线性温度控制驱动装置由线性温度串级控制器(6)和标准控制驱动器(7)组成，线性温度串级控制器(6)的输出端通过控制电缆线(5)与标准控制驱动器(7)的输入端连接。
3、根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于：所述的压差无关特征值感应装置(1)采用毕托管式，由静压引压管道(12)、静压感受孔(14)、全压感受孔(13)和全压引压管道(11)组成；静压引压管道(12)与取压管二(3)相连通，全压引压管道(11)与取压管一(2)相连通；全压感受孔(13)中心轴线方向与调节阀(9)直管连接段(10)中心轴线方向一致，静压感受孔(14)中心轴线方向与调节阀(9)直管连接段(10)中心轴线方向垂直。
4、根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述的压差无关特征值感应装置(1)采用孔板装置，孔板进口压力与取压管一(2)相连，孔板出口压力与取压管二(3)相连。
5、根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述的电动执行器(8)为直行程模拟量电动执行器。
6、根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述的调节阀(9)为截止阀型调节阀门。
7、根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述的压差变送器(4)装设于电动执行器(8)的壳体外侧。
8、根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述的压差变送器(4)装设于电动执行器(8)的壳体内部。
9、根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述的直管连接段(10)设在调节阀(9)的入口处。
10、根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，所述的直管连接段(10)设在调节阀(9)的出口处。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102278510A (zh) * | 2011-07-16 | 2011-12-14 | 无锡杰尔压缩机有限公司 | 流量精确测量控制组合阀 |
| CN105465439A (zh) * | 2014-07-22 | 2016-04-06 | 费希尔久安输配设备(成都)有限公司 | 调压阀 |
| CN114110940A (zh) * | 2021-10-14 | 2022-03-01 | 中建三局第三建设工程有限责任公司 | 一种空调水系统的智能电动调节阀调节方法及系统 |
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2008
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