一种智能阀门制造技术

本发明专利技术为智能阀门，属于流体机械领域，具体涉及介质为水的管道内起到通断和调节的各式阀门。该智能阀门由基阀(包括阀芯、阀体、传动结构等)、压差传感器和控制器构成。本发明专利技术，通过在传统阀门已有的阀位反馈基础上，通过增加一个压差传感器，得到阀门两端压差信息，通过已经测定全行程动态阻力基阀的特性，测量计算得到阀门状态参数压差、导纳、阀门流量及管网水力状态信息。在此基础上，通过设定合理的压差、流量和开度值，使得阀门调节到相应的状态。本智能阀门可以实现阀门自主感知识别、自主计算、自主控制、自主适应、自主通讯，实现阀门应用智能化。

An intelligent valve

The invention is an intelligent valve, which belongs to the field of fluid machinery, and specifically relates to various types of valves which can be turned on and off and regulated in pipelines with water medium. The intelligent valve is composed of base valve (including valve core, valve body, transmission structure, etc.), differential pressure sensor and controller. The invention obtains the pressure difference information at both ends of the valve by adding a pressure difference sensor on the basis of the existing valve position feedback of the traditional valve, and obtains the pressure difference, admittance, flow rate of the valve and hydraulic state information of the pipe network by measuring and calculating the characteristics of the full-stroke dynamic resistance base valve. On this basis, the valve can be adjusted to the corresponding state by setting reasonable pressure difference, flow rate and opening value. The intelligent valve can realize the valve self-perception recognition, self-calculation, self-control, self-adaptation, self-communication, and realize the intelligent valve application.

【技术实现步骤摘要】
一种智能阀门
本专利技术属于流体机械
，具体涉及一种智能阀门。
技术介绍
以暖通空调为代表的水介质管道系统中，存在着两类阀门，一类为通断类阀门，该类阀门在暖通空调系统接通或切断全局或局部流量的作用；另一类为调节类阀门，该类阀门对暖通空调水系统管网水力平衡发挥重要作用，是系统流量调节、能量调节的关键执行器。但实际应用存在如下问题：(1)阀门缺乏动态调节模型描述运行过程中阀门的流量-压差-开度关系，即阀门调节过程，阀门阀位与被阀门流量、阀门压差关系不明，使得实际运行调节控制不准确，反复调节，设备老化；且由于管道系统相互作用，系统水力稳定性差；(2)现有阀门智能化多数集中于阀门定位器信号控制反馈的数字化与网络化，缺乏应用层面智能化，无法感知阀门周围环境，依据环境调节自身状态。综上，在各类水系统中，阀门对系统运行调节具有重要作用，但如何有效的解决上述问题，如何从应用层面做到阀门智能化，对管网运行调节具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能阀门，实现阀门自主感知识别、自主计算、自主控制、自主适应、自主通讯及应用智能化。本专利技术提供了如下的技术方案：一种智能阀门，包括：基阀，设有全行程的动态阻力特性，为传统意义上的具有某种阀芯结构的管网节流元件；压差传感器，连接于所述基阀两端，用于测得所述基阀两端压差；控制器，分别连接所述基阀和所述压差传感器，用于测量计算阀门状态参数，并通过设定压差、流量和开度值，使得所述基阀调节到相应的状态。优选的，所述全行程的动态阻力特性为全行程下的阀门开度阻抗函数、阀门开度导纳函数、阀门开度流阻系数函数及阀门开度流量系数函数。优选的，所述控制器设有阀门全行程的动态阻力特性函数，通过已经测定全行程动态阻力所述基阀的特性，计算得到阀门实时阻抗、导纳及阀门流量，在此基础上，通过设定压差、流量和开度值，使得所述基阀调节到相应的状态。优选的，所述阀门状态参数为阀门开度、阀门压差、阀门流量、管网状态信息和阀权度，所述控制器计算得到阀门实时阻抗、导纳、阀门流量及管网状态。优选的，所述基阀的相应状态为依据设定的阀位、流量和压差完成所述基阀自身的阀位控制和动作。优选的，所述基阀为通断阀或调节阀，所述基阀的阀芯为闸阀、球阀或蝶阀中的一种。优选的，所述控制器为单片机、直接控制器、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列或微型机等控制器中的一种。优选的，所述压差传感器与所述基阀两端设有压差测量管，所述压差传感器通过所述压差测量管分别连接于所述基阀的低位压力接入点和高位压力接入点。本专利技术的有益效果是：在传统已有阀位反馈的阀门上增加一个压差传感器和控制器，实现主动感知自身阀位、阀门两端压差，计算识别自身流量并完成测量感知、识别、控制、报警等等逻辑与数学计算；智能阀门依据设定阀位、流量、压差完成自身阀位控制，不依赖外界控制并通过自身感知、识别能力判断外界环境的变化，并依据目标决定自身的阀位动作；控制器可通过标准协议与外界设备讯通的能力，接受控制任务与告知自身状态。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术结构示意图；图中标记为：1.基阀；2.控制器；3.压差测量管；4.低位压力接入点；5.高位压力接入点；6.管道阻抗；7.负载设备；8.管道。具体实施方式如图1所示，一种智能阀门，包括：基阀1，设有全行程的动态阻力特性；压差传感器，连接于基阀1两端，用于测得基阀1两端压差，并转换为标准数字信号；控制器2，分别连接基阀1和压差传感器，用于测量计算阀门状态参数，并通过设定压差、流量和开度值，使得基阀1调节到相应的状态。具体的，全行程的动态阻力特性为全行程下的阀门开度阻抗函数、阀门开度导纳函数、阀门开度流阻系数函数及阀门开度流量系数函数。控制器2设有阀门全行程的动态阻力特性函数，通过已经测定全行程动态阻力基阀1的特性，计算得到阀门实时阻抗、导纳及阀门流量，在此基础上，通过设定压差、流量和开度值，使得基阀1调节到相应的状态。基阀1的相应状态为依据设定的阀位、流量和压差完成基阀自身的阀位控制和动作。具体的，基阀1包括通断阀、调节阀，其阀芯结构包括但不局限于闸阀、球阀、蝶阀等结构，可适用于各类口径阀门。控制器2实现形式包括单片机(MCU)、直接控制器(DDC)、可编程逻辑控制器(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)以及微型机等控制器(PC)等，智能阀门可以感知自身压差、阀位参数，计算得到阀门流经流量，依据外界阀位、阀门压差、阀门流量设定值，主动调节控制阀位，实现其控制器2目标。如图1所示，一种智能阀门的连接安装：将已经得到全行程的动态阻力特性的基阀1安装固定到管道8中，将一体式或分体式压差传感器的压差测量管3依据压差传感器与阀门安装要求前后距离进行安装，高位压力接入点5与低位压力接入点4开孔直径需要满足国家压力测量相关规范；连接控制器2必要的动力与通讯线缆，对于分体式压差传感器将其通讯线缆接入控制器2，控制器2设有阀门全行程的动态阻力特性函数。如图1所示，一种智能阀门的工作原理：通过在传统阀门阀位反馈基础上，增加一个压差传感器，测得阀门两端压差，通过已经测定全行程动态阻力基阀的特性，如式(1)、(2)、中的f(s),g(s)，计算得到阀门实时阻抗或导纳，以及阀门流量。在此基础上，通过设定合理的压差、流量和开度值，使得阀门调节到相应的状态。h＝f(s)G2(1)G2＝g(s)h(2)f(s)g(s)＝1(3)式中h为阀门两端压差(压降)，量纲为L；s为阀门行程(或开度)，对于调节阀其定义域s∈[0,1]，对于通断阀其定义域为s∈{0,1}，无量纲；G为阀门流量，量纲为L3/T；f(s)为阀门阻抗函数，描述阀门开度与其阻抗之间的关系，量纲为L5/T2；g(s)为阀门导纳函数，描述阀门开度与其导纳之间的关系，量纲为T2/L5，阻抗函数与导纳函数互为倒数，如式(3)所示，f(s)、g(s)与具体基阀1相关。即通过阀门自身阀位与阀门两端压差反馈，依据阀门全行程动态阻力特性方程(阀门开度导纳函数、阀门开度阻抗函数、阀门开度流阻系数函数、阀门开度流量系数函数等)，获得阀门自身阀位开度、压差、流量。本专利技术仅在传统已有阀位反馈的阀门上增加一个压差传感器和控制器，达到并实现如下效果，做到应用智能化：自主感知识别：主动感知自身阀位、阀门两端压差，计算识别自身流量；自主计算：具有自主计算能力，可以完成测量感知、识别、控制、报警等等逻辑与数学计算；自主控制：依据设定阀位、流量、压差完成自身阀位控制，不依赖外界控制；自主适应：通过自身感知、识别能力判断外界环境的变化，并依据目标决定自身的阀位动作；自主通讯：具有通过标准协议与外界设备讯通的能力，接受控制任务与告知自身状态。以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能阀门，其特征在于，包括：基阀，设有全行程的动态阻力特性；压差传感器，连接于所述基阀两端，用于测得所述基阀两端压差；控制器，分别连接所述基阀和所述压差传感器，用于测量计算阀门状态参数，并通过设定压差、流量和开度值，使得所述基阀调节到相应的状态。

【技术特征摘要】
1.一种智能阀门，其特征在于，包括：基阀，设有全行程的动态阻力特性；压差传感器，连接于所述基阀两端，用于测得所述基阀两端压差；控制器，分别连接所述基阀和所述压差传感器，用于测量计算阀门状态参数，并通过设定压差、流量和开度值，使得所述基阀调节到相应的状态。2.根据权利要求1所述的一种智能阀门，其特征在于，所述全行程的动态阻力特性为全行程下的阀门开度阻抗函数、阀门开度导纳函数、阀门开度流阻系数函数及阀门开度流量系数函数。3.根据权利要求1所述的一种智能阀门，其特征在于，所述控制器设有阀门全行程的动态阻力特性函数，通过已经测定全行程动态阻力所述基阀的特性，计算得到阀门实时阻抗、导纳及阀门流量，在此基础上，通过设定压差、流量和开度值，使得所述基阀调节到相应的状态。4.根据权利要求1所述的一种智能阀门，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宏耀，张吉礼，
申请(专利权)人：苏州爱博斯蒂低碳能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32