CN2876486Y - 智能型高精度动态流量平衡阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种阀门，旨在提供一种基于机电一体化控制技术实现的智能型高精度动态流量平衡阀。平衡阀，包括阀体和设于阀体中的电动调节阀组件2，其特征在于：所述阀体的内流道中设有孔板5，在孔板5前后的阀体壁上分别开设测压嘴7和测量嘴9；压差传感器10通过压力传送管8分别与测压嘴7和测量嘴9相连；高级控制器11通过电缆线13分别与压差传感器10和设置于电动调节阀组件2上的电动执行器14相连。本实用新型的智能型动态流量平衡阀结构工艺简单、工作压差起始工作值小、通流能力大、控制精度高、使用寿命长、制造成本低、整体性价比高，适合小批量多品种生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀门。更具体地说，本发明涉及一种基于机电一体化控制技术实现的智能型高精度动态流量平衡阀。
背景技术
在中央空调或集中供热的水系统管网中，为了解决水力失调问题需要大量应用各种功能的平衡阀，如定流量结点必须采用流量平衡阀。
高精度动态流量平衡阀的应用对于水系统提高能源的综合利用率、降低设备运行的流体噪声具有十分重要的经验效益和社会效益。目前大量应用的各种动态流量平衡阀普遍采用纯机械原理，如：
(1)利用流量控制阀芯与弹簧压缩组合原理。将壁面开设通流孔的阀芯与高精度弹性装置(弹簧)组装而成的模数化自动流量装置，通过模数组合形成的装配式自动流量平衡阀，这是一种流量不可设定型的动态流量平衡阀；
(2)利用机械自力式压差平衡控制器原理。当动态流量平衡阀的两端压差DP＝P1-P3随机变化时，利用压差平衡控制器通过改变DP2＝P2-P3的差值确保DP1＝P1-P2自动恒定，从而实现恒流量控制。或者通过改变DP1＝P1-P2的差值确保DP2＝P2-P3自动恒定，从而实现定流量的控制。这种机械定压差原理实现的动态流量平衡阀既有流量不可设定型、也有流量可设定型。
基于以上两种机械式原理实现的动态流量平衡阀虽然已成为目前市场的主导产品(包括各种各样的变形品种)，但还是存在以下不足之处：(1)大批量定制时流量一致性差、工作压差范围小；(2)平衡控制精度一般在5％～10％，难以实现高精度的流量控制；(3)使用寿命偏短，特别是机械压差平衡控制器中的薄膜膜片容易疲劳损坏；(4)灵活性与适应性差，对于流量可设定型的平衡阀工作压差起始点偏高，这也是浪费能耗；(5)阀芯机械加工制造复杂、不适合小批量多品种的生产。
随着IT和微电子技术的迅猛发展，压差传感器、智能控制器和模拟量电动调节蝶阀的产品技术日益成熟，价格优势更加明显。如果将机电一体化高级智能控制技术替换传统的机械自力式控制原理，利用智能控制器通过调节模拟量电动调节蝶阀的开度来控制内置孔板两端压差的高精度自动恒定，这将是一种十分理想的电子式智能动态流量平衡阀产品。
目前公知的还没有发现一种基于机电一体化控制技术实现的智能型高精度动态流量平衡阀。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于机电一体化控制技术实现的智能型高精度动态流量平衡阀。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种智能型高精度动态流量平衡阀，包括阀体和设于阀体中的电动调节阀组件2，其特征在于：所述阀体的内流道中设有孔板5，在孔板5前后的阀体壁上分别开设测压咀7和测量咀9；压差传感器10通过压力传送管8分别与测压咀7和测量咀9相连；高级控制器11通过电缆线13分别与压差传感器10和设置于电动调节阀组件2上的电动执行器14相连。
作为本发明的一种改进，所述孔板5通过卡装形式放置在阀体的内流道中。
作为本发明的一种改进，所述阀体的内流道中设置固定板4，孔板5通过螺钉或螺栓直接装配在固定板4上。
作为本发明的一种改进，所述阀体分为前阀体6和后阀体1，前阀体6、电动调节阀组件2和后阀体1通过螺栓3依次连接。
作为本发明的一种改进，所述电动执行器14是角行程模拟量电动执行器。
作为本发明的一种改进，所述压力传送管8是铜管。
作为本发明的一种改进，所述电动调节阀组件2是电动调节蝶阀组件。
作为本发明的一种改进，，所述阀体可以是等直径的筒体或变直径的筒体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
模拟量电动执行器将电动调节蝶阀组件中的阀体打开时，水从前阀体的流道入口流入，流经内置孔板后通过绕流蝶阀的阀体，最后从后阀体的流道出口流出。内置孔板的两端设置测压咀用于测量孔板的压差。
利用高级控制器通过数据采样方式读入孔板压差值。当孔板压差的测量值与设定值发生偏差时，利用经典PID控制算法通过改变电动调节蝶阀的开度控制孔板两端的压差自动恒定，从而实现了高精度的定流量控制。
本实用新型的智能型动态流量平衡阀结构工艺简单、工作压差起始工作值小、通流能力大、控制精度高、使用寿命长、制造成本低、整体性价比高，适合小批量多品种生产。
本实用新型的智能型动态流量平衡阀还可广泛应用于各种流体流动的定流量控制应用。
附图说明
图1是本发明实施例中电动调节阀局部剖视结构示意与装配图。
图例中符号：1后阀体、2电动调节阀组件、3螺栓、4固定板、5孔板、6前阀体、7测压咀、8压力传送管、9测压咀、10压差传感器、11高级控制器、12接线端子、13电缆线、14模拟量电动执行器。
具体实施方式
参考附图1，下面将对本发明进行详细描述。
图中给出了一种智能型动态流量平衡阀，包括电动调节阀组件2和与电动调节蝶阀组件2相连的角行程模拟量电动执行器14，用以实施蝶阀的模拟量调节。前阀体6、电动调节蝶阀组件2、后阀体1依次连接，通过螺栓3连接配装成一体。电动调节阀组件2可以采用电动蝶阀组件，阀体可以是等直径的筒体或变直径的筒体，模拟量电动执行器14可以是角行程模拟量电动执行器。
所述前阀体6的内流道有内置孔板5，通过螺钉或螺栓直接配装在前阀体6内的固定板4上，或者通过卡装形式放置在前阀体6的内流道中。前阀体6的壁上开设测压咀9和测压咀7，通过压力传送管8连接到压差传感器10的高压端和低压端，用以测量内置孔板5的两端压差。压力传送管8可以采用铜管。
模拟量电动执行器14配装在电动调节蝶阀组件2上。压差传感器10、高级控制器11、模拟量电动执行器14通过电缆线13依次连接。
压差传感器10、高级控制器11、模拟量电动执行器14和电动调节蝶阀组件2共同构成了孔板压差自动平衡装置。
所述的高级控制器11是一个通用的PID控制器产品，通过读入内置孔板的两端压差值，与压差设定值比较后利用PID控制算法输出标准控制信号通过电缆线13直接调节模拟量电动执行器14的角行程，通过调节蝶阀的开度实现内置孔板5两端压差的自动平衡即本实用新型的智能型动态流量平衡阀的两端压差DP＝P1-P3随机变化时，利用电动调节蝶阀通过改变DP2＝P2-P3的差值确内置保孔板两端压差DP1＝P1-P2＝const，从而实现了恒流量的高精度控制。
高级控制器11既可以采用具有高级数学函数计算功能和实现PID控制算法的通用型高级控制器产品，也可以专门开发高级控制器产品所述高级控制器11还包括一些标准I/O接线端子12例如可选SIENENS公司的S7-200通用PLC产品并用STEP7进行高级编程实现。
对于给定面积的内置孔板，其KVS是常数，当其两端压差在高级控制器11中的设定值给定时，流量的设定值也就间接给定，计算公式
为方便实际使用，流量值可通过查表进行设定。
本实用新型的智能型动态流量平衡阀某DN80产品数据具体举例：
设计工作压差范围16KPa～600KPa，设计最大控制流量32m3/h，应用于水介质时压查设定值与流量设定值的对应表格如下：
| 压差设定值KPa | 流量设定值m3/h | 压差设定值KPa | 流量设定值m3/h | 压差设定值KPa | 流量设定值m3/h |
| 16.0 | 32.00 | 12.0 | 27.71 | 8.0 | 22.63 |
| 15.5 | 31.50 | 11.5 | 27.13 | 7.5 | 21.91 |
| 15.0 | 30.98 | 11.0 | 26.53 | 7.0 | 21.17 |
| 14.5 | 30.46 | 10.5 | 25.92 | 6.5 | 20.40 |
| 14.0 | 29.93 | 10.0 | 25.30 | 6.0 | 19.60 |
| 13.5 | 29.39 | 9.5 | 24.66 | 5.5 | 18.76 |
| 13.0 | 28.84 | 9.0 | 24.00 | 5.0 | 17.89 |
| 12.5 | 28.28 | 8.5 | 23.32 | 4.5 | 16.97 |
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公开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 (8)
1、一种智能型高精度动态流量平衡阀，包括阀体和设于阀体中的电动调节阀组件(2)，其特征在于：所述阀体的内流道中设有孔板(5)，在孔板(5)前后的阀体壁上分别开设测压咀(7)和测量咀(9)；压差传感器(10)通过压力传送管(8)分别与测压咀(7)和测量咀(9)相连；高级控制器(11)通过电缆线(13)分别与压差传感器(10)和设置于电动调节阀组件(2)上的电动执行器(14)相连。
2、根据权利要求1所述的智能型高精度动态流量平衡阀，其特征在于，所述孔板(5)通过卡装形式放置在阀体的内流道中。
3、根据权利要求1所述的智能型高精度动态流量平衡阀，其特征在于，所述阀体的内流道中设置固定板(4)，孔板(5)通过螺钉或螺栓直接装配在固定板(4)上。
4、根据权利要求1所述的智能型高精度动态流量平衡阀，其特征在于，所述阀体分为前阀体(6)和后阀体(1)，前阀体(6)、电动调节阀组件(2)和后阀体(1)通过螺栓(3)依次连接。
5、根据权利要求1所述的智能型高精度动态流量平衡阀，其特征在于，所述电动执行器(14)是角行程模拟量电动执行器。
6、根据权利要求1所述的智能型高精度动态流量平衡阀，其特征在于，所述压力传送管(8)是铜管。
7、根据权利要求1所述的智能型高精度动态流量平衡阀，其特征在于，所述电动调节阀组件(2)是电动调节蝶阀组件。
8、根据权利要求1所述的智能型高精度动态流量平衡阀，其特征在于，所述阀体可以是等直径的筒体或变直径的筒体。
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| US7886592B2 (en) | 2008-05-28 | 2011-02-15 | Smc Kabushiki Kaisha | Flow sensor |
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2005
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