CN202349312U

CN202349312U - 集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀

Info

Publication number: CN202349312U
Application number: CN 201120462946
Authority: CN
Inventors: 章威军; 汤中彩; 麻剑锋; 沈新荣; 刘凯凯
Original assignee: Hangzhou Zheda Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Zheda Technology Co Ltd
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2021-11-18

Abstract

本实用新型涉及阀门，旨在提供一种集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀。该阀包括阀体和设于阀体中的电动调节阀组件，设于电动阀体组件上的执行器以电缆连接于智能控制器；所述阀体包括前阀体和后阀体，前阀体和后阀体的壁上各设有一个测压孔，每个测压孔内装有一个压力传感器；所述压力传感器均通过电缆连接于智能控制器，智能控制器通过电缆与能量积分仪表相连，还有两个温度传感器分别通过电缆与智能控制器相连。该阀能够自动屏蔽压差波动干扰，提高实际调节精度，并集成了能量量计量功能。且一体阀结构工艺简单、工作压差起始值小、通流能力大、使用寿命长、制造成本低廉，适合小批量多品种生产。

Description

集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀

技术领域

本实用新型涉及一种阀门。更具体地说，本实用新型涉及一种集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀。

背景技术

每年我国大约有20亿平方米的新建建筑及原有400亿平方米的存量建筑是否节能，不仅关系到能否缓解我国能源供求的紧张状况，而且关系到全球的气候变化与可持续发展。国家“十一五”期间建筑节能的目标要达到节约1.01亿吨标准煤，这个数量相当于减排了4亿多吨的二氧化碳气体，建设节能建筑的总面积累计要超过21.6亿平方米。在我国北方市场，采暖能耗指标是同类气候条件下发达国家的3～5倍，能耗大量浪费的原因中固然有用户节能意识淡薄、收费体制不能刺激节能等因素，但主要原因还是因为我们的设计、施工与运行管理规范的落后，特别表现在管网的动态平衡与节能控制技术。

目前公知的用于中央空调冷热量计量的原理和方法可分为三大类，即时间简单累计法、风侧温差流量积算法、水侧温差流量积算法。其中水侧温差流量积算法的能量计量理论完善，精度高，运行稳定可靠，目前有很多的成熟技术和系列化的单一产品。基于这种原理的冷热量计量表主要由流量传感器、配对温度传感器和积算器(控制器)三部分组成。按流量传感器形式的不同，这类能量表还分为机械叶轮式、超声波式和电磁式三种型号。其中机械叶轮式能量计量表因机械结构中存在有微型可动部件，对水介质的要求较高，在安装上要求配套过滤器以防杂质对表的损伤。机械式能量表因其测量原理和结构简单，价格低廉，精度一般，目前已经大量应用在风机盘管的计量之中。而超声波式和电磁式的小口径能量表因价格、技术等因素的影响，很少有普及应用。

智能型动态平衡控制阀在楼宇中央空调系统的应用量目前增长较快，但目前还大量依赖进口，而且在集中供热系统中应用较少，只有极少部分应用了静态平衡阀。以FLOWCON、DANFOSS品牌为代表的动态平衡型电动二通阀，其原理只是机械自力式自动流量平衡阀与普通电动二通阀的简单组合，其本质上是一种具有机械自力式压差或流量自动控制功能的电动调节阀(或称电动动态调节阀、或称压力无关型智能电动调节阀)。这种动态平衡电动阀的控制流量小、起始工作压差值高，阀门关断压差小、电动执行器功耗大、使用寿命偏短。

目前公知的还没有发现一种集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀控制方法及阀门。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

提供一种集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀，包括阀体和设于阀体中的电动调节阀组件，设于电动阀体组件上的执行器以电缆连接于智能控制器；所述阀体包括前阀体和后阀体，前阀体和后阀体的壁上各设有一个测压孔，每个测压孔内装有一个压力传感器；所述压力传感器均通过电缆连接于智能控制器，智能控制器通过电缆与能量积分仪表相连，还有两个温度传感器分别通过电缆与智能控制器相连。

作为一种改进，所述两个温度传感器分别安装在用户中央空调水系统进水管和出水管上。

作为一种改进，所述能量积分仪表包含两个温度端子、两个通讯端子、电源端子和屏幕。

作为一种改进，所述控制器通过电缆与能量积分仪表的通讯端子相连。

作为一种改进，所述电动阀体组件包括阀板和阀杆，两个配流板对称安装于阀板的两侧。

作为一种改进，所述前阀体、电动阀体组件、后阀体通过螺帽螺栓标准件依次连接。

作为一种改进，所述前阀体、电动阀体组件、后阀体依次连接并呈外部一体化的结构。

作为一种改进，所述前阀体和后阀体是等直径的筒体或变直径的筒体。

作为一种改进，所述执行器和智能控制器安装于一体式的外壳中。

本实用新型所述集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀，是通过以下方法实现其功能的：

(1)在智能控制器内部设定：将暖通空调供水温度分成若干温度段，每个温度段对应一个设定温差值；

(2)能量积分仪表测量供水温度，同时测量回水温度；

(3)智能控制器根据能量积分仪表测得的供水温度值确定其属于上述某个温度段内；

(4)智能控制器根据供水温度值所在的温度段对应的温差，设定回水温度；

(5)智能控制器根据设定回水温度和测量回水温度做PID计算，获得无量纲数值x(0≤x≤1)；

(6)在智能控制器内设定调节阀的调节特性为线性调节特性、等百分比调节特性或抛物线调节特性其中任意一种；

(7)在智能控制器内设定调节阀的控制流量最大值；

(8)智能控制器做PID计算的无量纲数值x，根据调节阀的调节特性和控制流量最大值，将模拟信号转换为目标流量值；

(9)在智能控制器内输入调节阀的实际调节特性，智能控制器采样执行器的行程值和2个压力传感器的压力差值，获得实际流经调节阀的实际流量值；

(10)智能控制器调节执行器的行程值，使实际流量值和目标流量值相同；

(11)能量积分仪表采样两个温度传感器的温度值，从智能控制器内读取实际流量值，通过换算获得实际的能量数据。

上述控制方法中，所述的设定回水温度T′_h，在暖通空调为制冷的情况下，T′_h＝T_g+Δt；在暖通空调为制热的情况下，T′_h＝T_g-Δt；；

上述控制方法中所述的PID计算，在暖通空调为制冷的情况下，执行正作用算法；在暖通空调为制热的情况下，执行反作用算法；

集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀是一种全新理念的工业设计产品，它是同时集成了应用于流体管网系统智能控制的光机电一体化技术、嵌入式应用软件技术、智能仪表技术和传感器技术的流体控制阀门。集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀不仅应用于集中供热管网的自动平衡与节能控制，还可以在楼宇中央空调系统的水力平衡与节能控制集成一体化得到应用，及各种流体流动的智能控制，如城市建设、环境保护与水处理控制、工业流程流动控制等等，综合节能效果5％～35％。

采用集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀控制方法，智能控制器输出模拟量信号通过电动执行器将电动调节阀组件中的阀体打开时，水从前阀体的流道入口流入，流经阀芯，最后从体的流道出口流出，调节阀组件的两端设置测压孔，用于测量调节阀两端的动态压差。利用智能控制器的数据采集功能读入调节阀行程值、动态压差值、供回水温度等测量值：

对于集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀，当测得的回水温度与由进水温度确定的设定回水温度发生偏差时，利用PID控制方法调节调节阀的开度，使供回水温差自动控制在某稳定值(由进水管水温确定)，从而实现了高精度的供回水温差平衡。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的集能量感知功能的动态平衡电动调节阀具有压力无关型的理想阀门调节特性，能够自动屏蔽压差波动干扰，提高实际调节精度，并集成了能量量计量功能。且一体阀结构工艺简单、工作压差起始值小、通流能力大、使用寿命长、制造成本低廉，适合小批量多品种生产。由于具有能量计量和动态平衡电动调节功能，应用于空调、供热管网水系统时其综合节能效果十分明显。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

图2是调节阀结构示意图。

图3是能量积分仪表示意图。

图4是本实用新型产品的安装示意图。

附图中附图标记为：调节阀1、压力传感器2、智能控制器3、执行器4、能量积分仪表5、温度传感器6；阀体101、配流板102、测压孔103、测压孔104、配流板105、阀板106；温度端子501、温度端子502、通讯端子503、通讯端子504、电源端子505、屏幕506。

具体实施方式

参考附图1，下面将对本实用新型进行详细描述。

图中给出了一种集能量感知功能的动态平衡电动调节阀，执行器4通过电动阀体组件安装于调节阀的阀体101上，由执行器4驱动调节阀1的行程动作，实施调节阀1的模拟量调节；两个压力传感器2分别安装在测压孔103、104内，用于测量调节阀1入口处和出口处的压力。两个压力传感器2通过电缆与智能控制器3相连接，智能控制器3采样获得调节阀1入口处和出口处的压力值，同时执行器4通过电缆和智能控制器3相连接，智能控制器3采样获得调节阀1的行程值。能量积分仪表5通过电缆与智能控制器3相连接，从智能控制器3那里获得实际流量数据，智能控制器3通过电缆与温度传感器6相连接，采样获得进水管处温度和回水管处温度，配合获得的实际流量数据计算得到能量数值，2个温度传感器6分别安装在进水管和回水管处。

参考附图2，图中给出调节阀1具体介绍。调节阀1包括阀体101、配流板102、测压孔103、测压孔104、配流板105、阀板106；配流板102、105对称安装在阀板106两侧，优化调节特性，测压孔10和测压孔104分别位于前阀体和后阀体的壁上，测压孔103、104与阀体1的内部流道连通，测压孔103、104内分别安装有一个压力传感器2，测量调节阀1入口处和出口处的压力。

参考附图3，图中给出能量积分仪表5具体介绍。能量积分仪表5包含：温度端子501、温度端子502、通讯端子503、通讯端子504、电源端子505、屏幕506；智能控制器3通过电缆与通讯端子503相连接，从而使能量积分仪表5从智能控制器3处获得实际流量数值。

智能控制器3既可以采用通用型智能控制器产品，也可以专用智能控制器进行二次开发，智能控制器3还包括一些标准I/O接线端子。智能控制器3可选用SIENENS公司的S7-200通用PLC产品并用STEP7进行高级编程实现，也可以采用多回路智能调节仪表，或者基于嵌入式的单片机(MCU)进行二次开发组态、或者基于成熟DDC产品进行二次组态。能量积分仪表5也是成熟产品，可根据实际需要进行选型市购获得。

集能量感知功能的动态平衡电动调节阀的控制步骤如下：

(2)能量积分仪表测量供水温度，同时测量回水温度；

(7)在智能控制器内设定调节阀的控制流量最大值；

(11)能量积分仪表采样两个温度传感器的温度值，从智能控制器内读取实际流量值，通过换算获得实际的能量数据。量值，通过换算获得实际的能量数据。

显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims

1.集成能量感知功能的智能动态温差平衡阀，包括阀体和设于阀体中的电动调节阀组件，设于电动阀体组件上的执行器以电缆连接于智能控制器；其特征在于，所述阀体包括前阀体和后阀体，前阀体和后阀体的壁上各设有一个测压孔，每个测压孔内装有一个压力传感器；所述压力传感器均通过电缆连接于智能控制器，智能控制器通过电缆与能量积分仪表相连，还有两个温度传感器分别通过电缆与智能控制器相连。

2.根据权利要求1所述的智能动态温差平衡阀，其特征在于，所述两个温度传感器分别安装在用户中央空调水系统进水管和出水管上。

3.根据权利要求1或2所述的智能动态温差平衡阀，其特征在于，所述能量积分仪表包含两个温度端子、两个通讯端子、电源端子和屏幕。

4.根据权利要求1或2所述的智能动态温差平衡阀，其特征在于，所述控制器通过电缆与能量积分仪表的通讯端子相连。

5.根据权利要求1或2所述的智能动态温差平衡阀，其特征在于，所述电动阀体组件包括阀板和阀杆，两个配流板对称安装于阀板的两侧。

6.根据权利要求1或2所述的智能动态温差平衡阀，其特征在于，所述前阀体、电动阀体组件、后阀体通过螺帽螺栓标准件依次连接。

7.根据权利要求1或2所述的智能动态温差平衡阀，其特征在于，所述前阀体、电动阀体组件、后阀体依次连接并呈外部一体化的结构。

8.根据权利要求1或2所述的智能动态温差平衡阀，其特征在于，所述前阀体和后阀体是等直径的筒体或变直径的筒体。

9.根据权利要求1或2所述的智能动态温差平衡阀，其特征在于，所述执行器和智能控制器安装于一体式的外壳中。