專利名稱：集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種閥門。更具體地說，本實用新型涉及一種集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥。
背景技術：
每年我國大約有20億平方米的新建建筑及原有400億平方米的存量建筑是否節能，不僅關系到能否緩解我國能源供求的緊張狀況，而且關系到全球的氣候變化與可持續發展。國家“十一五”期間建筑節能的目標要達到節約1.01億噸標準煤，這個數量相當于減排了 4億多噸的二氧化碳氣體，建設節能建筑的總面積累計要超過21. 6億平方米。在我國北方市場，采暖能耗指標是同類氣候條件下發達國家的3 5倍，能耗大量浪費的原因中固然有用戶節能意識淡薄、收費體制不能刺激節能等因素，但主要原因還是因為我們的設計、 施工與運行管理規范的落后，特別表現在管網的動態平衡與節能控制技術。目前公知的用于中央空調冷熱量計量的原理和方法可分為三大類，即時間簡單累計法、風側溫差流量積算法、水側溫差流量積算法。其中水側溫差流量積算法的能量計量理論完善，精度高，運行穩定可靠，目前有很多的成熟技術和系列化的單一產品。基于這種原理的冷熱量計量表主要由流量傳感器、配對溫度傳感器和積算器(控制器)三部分組成。按流量傳感器形式的不同，這類能量表還分為機械葉輪式、超聲波式和電磁式三種型號。其中機械葉輪式能量計量表因機械結構中存在有微型可動部件，對水介質的要求較高，在安裝上要求配套過濾器以防雜質對表的損傷。機械式能量表因其測量原理和結構簡單，價格低廉，精度一般，目前已經大量應用在風機盤管的計量之中。而超聲波式和電磁式的小口徑能量表因價格、技術等因素的影響，很少有普及應用。智能型動態平衡控制閥在樓宇中央空調系統的應用量目前增長較快，但目前還大量依賴進口，而且在集中供熱系統中應用較少，只有極少部分應用了靜態平衡閥。以 FL0WC0N、DANF0SS品牌為代表的動態平衡型電動二通閥，其原理只是機械自力式自動流量平衡閥與普通電動二通閥的簡單組合，其本質上是一種具有機械自力式壓差或流量自動控制功能的電動調節閥(或稱電動動態調節閥、或稱壓力無關型智能電動調節閥)。這種動態平衡電動閥的控制流量小、起始工作壓差值高，閥門關斷壓差小、電動執行器功耗大、使用壽命偏短。目前公知的還沒有發現一種集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥控制方法及閥門。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥。為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的提供一種集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥，包括閥體和設于閥體中的電動調節閥組件，設于電動閥體組件上的執行器以電纜連接于智能控制器；所述閥體包括前閥體和后閥體，前閥體和后閥體的壁上各設有一個測壓孔，每個測壓孔內裝有一個壓力傳感器；所述壓力傳感器均通過電纜連接于智能控制器，智能控制器通過電纜與能量積分儀表相連，還有兩個溫度傳感器分別通過電纜與智能控制器相連。作為一種改進，所述兩個溫度傳感器分別安裝在用戶中央空調水系統進水管和出水管上。作為一種改進，所述能量積分儀表包含兩個溫度端子、兩個通訊端子、電源端子和屏幕。作為一種改進，所述控制器通過電纜與能量積分儀表的通訊端子相連。作為一種改進，所述電動閥體組件包括閥板和閥桿，兩個配流板對稱安裝于閥板的兩側。作為一種改進，所述前閥體、電動閥體組件、后閥體通過螺帽螺栓標準件依次連接。作為一種改進，所述前閥體、電動閥體組件、后閥體依次連接并呈外部一體化的結構。作為一種改進，所述前閥體和后閥體是等直徑的筒體或變直徑的筒體。作為一種改進，所述執行器和智能控制器安裝于一體式的外殼中。本實用新型所述集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥，是通過以下方法實現其功能的(I)在智能控制器內部設定將暖通空調供水溫度分成若干溫度段，每個溫度段對應一個設定溫差值；(2)能量積分儀表測量供水溫度，同時測量回水溫度；(3)智能控制器根據能量積分儀表測得的供水溫度值確定其屬于上述某個溫度段內；(4)智能控制器根據供水溫度值所在的溫度段對應的溫差，設定回水溫度；(5)智能控制器根據設定回水溫度和測量回水溫度做PID計算，獲得無量綱數值 X(O ^ X ^ I)；(6)在智能控制器內設定調節閥的調節特性為線性調節特性、等百分比調節特性或拋物線調節特性其中任意一種；(7)在智能控制器內設定調節閥的控制流量最大值；(8)智能控制器做PID計算的無量綱數值X，根據調節閥的調節特性和控制流量最大值，將模擬信號轉換為目標流量值；(9)在智能控制器內輸入調節閥的實際調節特性，智能控制器采樣執行器的行程值和2個壓力傳感器的壓力差值，獲得實際流經調節閥的實際流量值；(10)智能控制器調節執行器的行程值，使實際流量值和目標流量值相同；(11)能量積分儀表采樣兩個溫度傳感器的溫度值，從智能控制器內讀取實際流量值，通過換算獲得實際的能量數據。上述控制方法中，所述的設定回水溫度T，h，在暖通空調為制冷的情況下，T，h = Tg+Λ t ;在暖通空調為制熱的情況下，T' h = Tg-At ;；[0030]上述控制方法中所述的PID計算，在暖通空調為制冷的情況下，執行正作用算法； 在暖通空調為制熱的情況下，執行反作用算法；集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥是一種全新理念的工業設計產品，它是同時集成了應用于流體管網系統智能控制的光機電一體化技術、嵌入式應用軟件技術、智能儀表技術和傳感器技術的流體控制閥門。集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥不僅應用于集中供熱管網的自動平衡與節能控制，還可以在樓宇中央空調系統的水力平衡與節能控制集成一體化得到應用，及各種流體流動的智能控制，如城市建設、環境保護與水處理控制、工業流程流動控制等等，綜合節能效果5% 35%。采用集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥控制方法，智能控制器輸出模擬量信號通過電動執行器將電動調節閥組件中的閥體打開時，水從前閥體的流道入口流入，流經閥芯，最后從體的流道出口流出，調節閥組件的兩端設置測壓孔，用于測量調節閥兩端的動態壓差。利用智能控制器的數據采集功能讀入調節閥行程值、動態壓差值、供回水溫度等測量值對于集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥，當測得的回水溫度與由進水溫度確定的設定回水溫度發生偏差時，利用PID控制方法調節調節閥的開度，使供回水溫差自動控制在某穩定值(由進水管水溫確定)，從而實現了高精度的供回水溫差平衡。與現有技術相比，本實用新型的有益效果是本實用新型的集能量感知功能的動態平衡電動調節閥具有壓力無關型的理想閥門調節特性，能夠自動屏蔽壓差波動干擾，提高實際調節精度，并集成了能量量計量功能。 且一體閥結構工藝簡單、工作壓差起始值小、通流能力大、使用壽命長、制造成本低廉，適合小批量多品種生產。由于具有能量計量和動態平衡電動調節功能，應用于空調、供熱管網水系統時其綜合節能效果十分明顯。
圖I是本實用新型的示意圖。圖2是調節閥結構示意圖。圖3是能量積分儀表示意圖。圖4是本實用新型產品的安裝示意圖。附圖中附圖標記為調節閥I、壓力傳感器2、智能控制器3、執行器4、能量積分儀表5、溫度傳感器6 ;閥體101、配流板102、測壓孔103、測壓孔104、配流板105、閥板106 ;溫度端子501、溫度端子502、通訊端子503、通訊端子504、電源端子505、屏幕506。
具體實施方式
參考附圖1，下面將對本實用新型進行詳細描述。圖中給出了一種集能量感知功能的動態平衡電動調節閥，執行器4通過電動閥體組件安裝于調節閥的閥體101上，由執行器4驅動調節閥I的行程動作，實施調節閥I的模擬量調節；兩個壓力傳感器2分別安裝在測壓孔103、104內，用于測量調節閥I入口處和出口處的壓力。兩個壓力傳感器2通過電纜與智能控制器3相連接，智能控制器3采樣獲得調節閥I入口處和出口處的壓力值，同時執行器4通過電纜和智能控制器3相連接，智能控制器3采樣獲得調節閥I的行程值。能量積分儀表5通過電纜與智能控制器3相連接，從智能控制器3那里獲得實際流量數據，智能控制器3通過電纜與溫度傳感器6相連接，采樣獲得進水管處溫度和回水管處溫度，配合獲得的實際流量數據計算得到能量數值，2個溫度傳感器6分別安裝在進水管和回水管處。參考附圖2，圖中給出調節閥I具體介紹。調節閥I包括閥體101、配流板102、測壓孔103、測壓孔104、配流板105、閥板106 ;配流板102、105對稱安裝在閥板106兩側，優化調節特性，測壓孔10和測壓孔104分別位于前閥體和后閥體的壁上，測壓孔103、104與閥體I的內部流道連通，測壓孔103、104內分別安裝有一個壓力傳感器2，測量調節閥I入口處和出口處的壓力。參考附圖3，圖中給出能量積分儀表5具體介紹。能量積分儀表5包含溫度端子 501、溫度端子502、通訊端子503、通訊端子504、電源端子505、屏幕506 ;智能控制器3通過電纜與通訊端子503相連接，從而使能量積分儀表5從智能控制器3處獲得實際流量數值。智能控制器3既可以采用通用型智能控制器產品，也可以專用智能控制器進行二次開發，智能控制器3還包括一些標準I/O接線端子。智能控制器3可選用SIENENS公司的S7-200通用PLC產品并用STEP7進行高級編程實現，也可以采用多回路智能調節儀表， 或者基于嵌入式的單片機(MCU)進行二次開發組態、或者基于成熟DDC產品進行二次組態。 能量積分儀表5也是成熟產品，可根據實際需要進行選型市購獲得。集能量感知功能的動態平衡電動調節閥的控制步驟如下(I)在智能控制器內部設定將暖通空調供水溫度分成若干溫度段，每個溫度段對應一個設定溫差值；(2)能量積分儀表測量供水溫度，同時測量回水溫度；(3)智能控制器根據能量積分儀表測得的供水溫度值確定其屬于上述某個溫度段內；(4)智能控制器根據供水溫度值所在的溫度段對應的溫差，設定回水溫度；(5)智能控制器根據設定回水溫度和測量回水溫度做PID計算，獲得無量綱數值 X(O ^ X ^ I)；(6)在智能控制器內設定調節閥的調節特性為線性調節特性、等百分比調節特性或拋物線調節特性其中任意一種；(7)在智能控制器內設定調節閥的控制流量最大值；(8)智能控制器做PID計算的無量綱數值X，根據調節閥的調節特性和控制流量最大值，將模擬信號轉換為目標流量值；(9)在智能控制器內輸入調節閥的實際調節特性，智能控制器采樣執行器的行程值和2個壓力傳感器的壓力差值，獲得實際流經調節閥的實際流量值；(10)智能控制器調節執行器的行程值，使實際流量值和目標流量值相同；(11)能量積分儀表采樣兩個溫度傳感器的溫度值，從智能控制器內讀取實際流量值，通過換算獲得實際的能量數據。量值，通過換算獲得實際的能量數據。顯然，本實用新型不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本實用新型的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本實用新型的保護范圍。
權利要求1.集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥，包括閥體和設于閥體中的電動調節閥組件，設于電動閥體組件上的執行器以電纜連接于智能控制器；其特征在于，所述閥體包括前閥體和后閥體，前閥體和后閥體的壁上各設有一個測壓孔，每個測壓孔內裝有一個壓力傳感器；所述壓力傳感器均通過電纜連接于智能控制器，智能控制器通過電纜與能量積分儀表相連，還有兩個溫度傳感器分別通過電纜與智能控制器相連。
2.根據權利要求I所述的智能動態溫差平衡閥，其特征在于，所述兩個溫度傳感器分別安裝在用戶中央空調水系統進水管和出水管上。
3.根據權利要求I或2所述的智能動態溫差平衡閥，其特征在于，所述能量積分儀表包含兩個溫度端子、兩個通訊端子、電源端子和屏幕。
4.根據權利要求I或2所述的智能動態溫差平衡閥，其特征在于，所述控制器通過電纜與能量積分儀表的通訊端子相連。
5.根據權利要求I或2所述的智能動態溫差平衡閥，其特征在于，所述電動閥體組件包括閥板和閥桿，兩個配流板對稱安裝于閥板的兩側。
6.根據權利要求I或2所述的智能動態溫差平衡閥，其特征在于，所述前閥體、電動閥體組件、后閥體通過螺帽螺栓標準件依次連接。
7.根據權利要求I或2所述的智能動態溫差平衡閥，其特征在于，所述前閥體、電動閥體組件、后閥體依次連接并呈外部一體化的結構。
8.根據權利要求I或2所述的智能動態溫差平衡閥，其特征在于，所述前閥體和后閥體是等直徑的筒體或變直徑的筒體。
9.根據權利要求I或2所述的智能動態溫差平衡閥，其特征在于，所述執行器和智能控制器安裝于一體式的外殼中。
專利摘要本實用新型涉及閥門，旨在提供一種集成能量感知功能的智能動態溫差平衡閥。該閥包括閥體和設于閥體中的電動調節閥組件，設于電動閥體組件上的執行器以電纜連接于智能控制器；所述閥體包括前閥體和后閥體，前閥體和后閥體的壁上各設有一個測壓孔，每個測壓孔內裝有一個壓力傳感器；所述壓力傳感器均通過電纜連接于智能控制器，智能控制器通過電纜與能量積分儀表相連，還有兩個溫度傳感器分別通過電纜與智能控制器相連。該閥能夠自動屏蔽壓差波動干擾，提高實際調節精度，并集成了能量量計量功能。且一體閥結構工藝簡單、工作壓差起始值小、通流能力大、使用壽命長、制造成本低廉，適合小批量多品種生產。
文檔編號F16K31/04GK202349312SQ20112046294
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者劉凱凱, 湯中彩, 沈新榮, 章威軍, 麻劍鋒 申請人:杭州哲達科技股份有限公司