CN206929412U - 智慧型流体动态平衡控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种智慧型流体动态平衡控制装置，包括智能控制执行器、执行机构及控制调节实现单元；所述智能控制执行器包括中央处理器及控制气体输入输出装置，执行机构通执行气源连接管与智能控制执行器相连，智能控制执行器通过控制气体输入输出装置与驱动气源连接；所述控制调节实现单元包括流体调节入口和流体调节出口，且其内设置有可上下移动的调节芯，所述调节芯与执行机构相连，在流体调节入口端和流体调节出口端分别设置有与智能控制执行器相连的上游传感器和下游传感器；系统设计简单可靠，通过对流体信息的采集，根据设备要求，通过气源驱动力进行精准化开启关闭调节，具有高智能、高精度等优势，符合我国的节能减排总方针。

Description

智慧型流体动态平衡控制装置
技术领域
本实用新型涉及高集成化流体动态平衡控制技术领域,具体涉及一种智慧型流体动态平衡控制装置。
背景技术
在发达的现代化工业中，随着工业4.0愿景上升为国家战略布局，流体控制设备的需求越来越大，各行业的自动化程度亟待提高完善。在水系统管网或流体管道中普遍存在着水力失调现象，管网水力不平衡易造成系统能源的浪费和设备运行噪声的增加，流体动态平衡调节技术是解决水力平衡和节能控制的重要手段，尤其是一些工艺管道、供水管网或供热管网等对于下游流体有参数限制的设备或管道，比如压力限制，温度限制，流量限制等，显得尤为重要。
现有技术中采用的一些机械性流体控制部件，通过阀门开度调节流体流量，控制条件单一且控制范围有限，不具有智能判断功能且无信号远程反馈；另外一些智慧型流体装置，由控制器、执行机构、流体管道部件等拼装而成，且各自独立，单元部件多、体积大，另外需要远程PLC或计算机分析数据、输出指令进行控制，对人力物力要求极高，造成了生产成本的提高和资源的浪费，且容易出现信号干扰或丢失等现象，不利于流体动态平衡控制。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有平衡控制装置成本高、控制繁琐结构复杂等缺陷，提出一种智慧型流体动态平衡控制装置，通过对流体信息采集，设备根据设置要求，通过气源驱动力进行精准化开启关闭调节，机械结构及加工工艺简单，成本低，易于实现。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：
一种智慧型流体动态平衡控制装置，包括智能控制执行器、执行机构及控制调节实现单元；所述智能控制执行器包括中央处理器以及与中央处理器相连的控制气体输入输出装置；所述执行机构通过一执行气源连接管与智能控制执行器相连，所述智能控制执行器通过控制气体输入输出装置与驱动气源连接，通过控制气体输入输出装置调节气体的输入输出量进而控制执行机构动作；所述控制调节实现单元为连接流体管道的载体，包括流体调节入口和流体调节出口，且其内设置有可上下移动的调节芯，所述调节芯与执行机构相连，在流体调节入口端和流体调节出口端分别设置有与智能控制执行器相连的上游传感器和下游传感器。
进一步的，所述智能控制执行器还包括与中央处理器相连的通讯模块，所述通讯模块用以与PLC控制器等上位机实现实时通讯，智慧流体动态平衡控制装置既可以单独使用，实现调节控制功能，又可以多台组网，实现整个流体系统的精细化调节，增加控制便捷性，方便统一管理。
进一步的，所述通讯模块采用有线通讯方式或无线通讯方式，既可以以RS485接口、Modbus-RTU协议或BAS无缝对接，参数上下行传输，实现远程监测与控制，同时也可以采用蓝牙模块、WiFi模块等无线传输技术连接用户手机、平板等中央控制器，实现实时监测与控制，节省时间，提高效率。
进一步的，所述执行机构上还设置有与中央处理器相连的位移传感器，通过位移传感器检测执行机构动作位移，进而判断控制强度，并由中央处理器做出实时反馈与调整。
进一步的，所述控制气体输入输出装置包括数个微型两位三通电磁阀，通过微型两位三通电磁阀的间歇性通断，实现驱动气源对执行机构的驱动。
进一步的，所述执行机构采用气缸，通过驱动气源驱动气缸活塞的上下移动来达到调节调节芯上下移动的目的，当然也可以采用膜片等其他形式。
进一步的，所述上游传感器和下游传感器为流量传感器、压差传感器或压力传感器，实现多种参数测量，实现更全面的动态平衡控制。
进一步的，所述控制调节实现单元与流体管道的连接方式为法兰连接、螺纹连接、焊接或快装方式，适应不同流体管道接口，满足不同工况的技术要求。
进一步的，所述智能控制执行器还包括操作显示屏，为人机交互界面，提高控制操作灵活性。
进一步的，所述调节芯的下端设置有锥形调节锥，以实现线性调节。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
本实用新型所述的智慧型流体动态平衡控制装置，结构设计简单可靠，体积相较于传统结构减少60%，并且通过集成化设计可以对流体的流量、压力、压差等参数进行监测，同时直接由智能控制执行器控制执行机构，实现自动的动态平衡调节，摆脱了对PLC或计算机的依赖，降低了成本，降低了研发成本，提高安装便捷性；同时采用气动控制方式，反应更加灵敏，控制更加灵活，调节锥的结构设计同时增加了线性调节性能。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述控制装置结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述控制装置原理框图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
实施例，本实施例公开一种智慧型流体动态平衡控制装置，参考图1、图2，包括智能控制执行器1、执行机构2及控制调节实现单元3；所述智能控制执行器包括中央处理器以及与中央处理器相连的控制气体输入输出装置；所述执行机构通过一执行气源连接管6与智能控制执行器1相连，所述智能控制执行器1通过控制气体输入输出装置与驱动气源连接，图1中7为驱动气源入口，通过控制气体输入输出装置调节气体的输入输出量进而控制执行机构2动作来达到调节目的，所述执行机构2上还设置有与中央处理器相连的位移传感器，通过位移传感器检测执行机构2动作位移，进而判断控制强度，并由中央处理器做出实时反馈与调整；所述控制调节实现单元3为连接流体管道的载体，包括流体调节入口和流体调节出口，且其内设置有可上下移动的调节芯9，所述调节芯9与执行机构2相连，在流体调节入口端和流体调节出口端分别设置有与智能控制执行器1相连的上游传感器4和下游传感器5。
其中，所述智能控制执行器还包括与中央处理器相连的通讯模块，所述通讯模块用以与PLC控制器等上位机实现实时通讯，所有的指令和信号及传感器参数等均可通过通讯模块传输至PLC控制器或计算机等上位机，同时PLC控制器或计算机等上位机也可以发送指令给智能控制执行器，采用有线通讯方式或无线通讯方式，比如以RS485接口、Modbus-RTU协议或BAS无缝对接，参数上下行传输，实现远程监测与控制，同时也可以采用蓝牙模块、WiFi模块等无线传输技术连接用户手机、平板、远程DCS系统等中央控制器，智慧流体动态平衡控制装置既可以单独使用，实现调节控制功能，实现实时监测与控制，节省时间，提高效率，对整个流体系统实现更加精细化调节，增加控制便捷性，方便统一管理。
本实施例中驱动方式优选气源驱动形式，所述执行机构2采用气缸，通过驱动气源驱动气缸活塞的上下移动来达到调节调节芯9上下移动的目的，当然，也可以采用膜片等其他结构形式，在此不做详述；另外，所述控制气体输入输出装置一般采用电磁阀的结构形式，根据需要选用不同的电磁阀类型，本实施例结合气源气体输入输出等管路，采用数个微型高频两位三通电磁阀，通过微型两位三通高频电磁阀的间歇性通断，实现驱动气源对执行机构的驱动。
另外，根据现场要求不同，所述上游传感器和下游传感器为流量传感器、温度传感器、温差传感器、压差传感器或压力传感器，实现多种参数测量实现更全面的动态平衡控制；为顺应管道连接端口多样化要求，安装时，所述控制调节实现单元与流体管道的连接方式为法兰连接、螺纹连接、焊接或快装方式连接，适应不同流体管道接口，满足不同工况的技术要求，本实施例优选法兰连接。
进一步的，所述智能控制执行器还包括操作显示屏，为人机交互界面，提高控制操作灵活性。
产品安装及原理：
A、本实施例所述智慧型流体动态平衡控制装置应用于管道流体时，将智慧型流体动态平衡控制装置安装在需要精细化能耗控制的水力末端；
B、根据现场工况需要选择流量平衡控制、压力控制、压差平衡控制，当然也可以通过控制冷水和热水流量进行温度平衡控制、温差平衡控制；进而选择上游传感器和下游传感器的类型，本实施例以流量平衡调节为例进行介绍，当然，对于温度平衡控制和压力平衡控制等动态平衡控制采用相同原理，最终也是通过控制流量来实现，都可以根据需求选择量程合适类型的传感器，通过变送器转变为标准的电信号（4mA-20mA），并传输给中央处理器精心实现。
C、通过操作显示屏（人机界面）或远程PLC对智能控制执行器执行参数、控制目标值等进行预设，对于流量平衡控制，可设置流量值，此流量值与传感器转换的电流信号相对应，同时，根据控制介质冷热水温不同设置冷水控制流量和热水控制流量；
D、当流体从控制调节实现单元经过时，如图1和图2所示，流体首先经过上游传感器，此时，上游传感器（比如流量传感器）检测流体具体流量参数并传输给智能控制执行器，中央处理器（MCU控制器ATM32F103RCT6）同时可通过通讯模块由信号进出端口将传感器数据传输到远程DCS等中控系统，中央处理器根据参数反馈及预设参数进行相应的对比，通过PID算法及模糊算法，产生相应的控制指令，中央处理器产生的指令由控制气体输入输出装置进行执行，所述控制气体输入输出装置采用微型两位三通电磁阀间歇性通断来控制进入执行机构或排出执行机构的气体的量，实现执行机构活塞上下运动，从而带动装有调节锥10的调节芯9上下运动来控制流体通过量，进而调节下游流体流量的目的，具有理想的线性和等百分比调节性能，控制更加灵活。
本实施例所述的智慧型流体动态平衡控制装置，解决以往机械型流体控制部件控制条件单一、不具有智能判断功能等问题，通过集成传感器、智能控制执行器、控制调节实现单元等，由对应的传感器感应流体流速、压力、压差、温度等信号，并由智能控制执行器发出相应的调节控制指令进而控制执行机构执行相应的动作来达到动态平衡调节的目的，同时，还可以将所需信号及时反馈给PLC或者中控计算机等上位机，实现统一管理，机械结构及加工工艺简单，易于实现，使用稳定可靠、制造成本低，适合小批量多种品种生产，可广泛应用于各种流体动态平衡的控制。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.智慧型流体动态平衡控制装置，其特征在于，包括智能控制执行器、执行机构及控制调节实现单元；所述智能控制执行器包括中央处理器以及与中央处理器相连的控制气体输入输出装置；
所述执行机构通过一执行气源连接管与智能控制执行器相连，所述智能控制执行器通过控制气体输入输出装置与驱动气源连接，通过控制气体输入输出装置调节气体的输入输出量进而控制执行机构动作；
所述控制调节实现单元为连接流体管道的载体，包括流体调节入口和流体调节出口，且其内设置有可上下移动的调节芯，所述调节芯与执行机构相连，在流体调节入口端和流体调节出口端分别设置有与智能控制执行器相连的上游传感器和下游传感器。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述智能控制执行器还包括与中央处理器相连的通讯模块。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所述通讯模块采用有线通讯方式或无线通讯方式。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述执行机构上还设置有与中央处理器相连的位移传感器。
5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述控制气体输入输出装置包括数个两位三通电磁阀。
6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述执行机构采用气缸。
7.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述上游传感器和下游传感器为流量传感器、压差传感器或压力传感器。
8.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述控制调节实现单元与流体管道的连接方式为法兰连接、螺纹连接、焊接或快装方式。
9.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述智能控制执行器还包括操作显示屏。
10.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述调节芯的下端设置有锥形调节锥。
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