具有集成能量计量的先进阀门致动器制造技术

自动控制阀门致动器组件配置为经由阀门闭合件的定位控制阀门的打开和闭合。阀门致动器还配置为确定流过阀门的流量。在一个实施例中，阀门致动器包括集成能耗计算和保留模块，集成能耗计算和保留模块配置为计算热能以用于能耗追踪。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及阀门和阀门致动器以及流量和能量计，且更具体地涉及配置为通过通信能力电控的阀门和阀门致动器以及流量和能量计。
技术介绍
很多类型的商业和工业系统包含经由流体控制系统来供应液体的过程，流体控制系统可以包括各种各样的泵组件和控制阀门。这些流体控制系统包括但不限于发电站、化学制造操作、食物和饮料加工、液化气供应和处理、水供应和处理、加热、通风和空调(HVAC)系统等中使用的那些系统。对于这些商业和工业系统，为了实现监测和追踪能量使用的任何能力，需要获得且安装多个单独的部件到控制阀门组件。然而，这倾向于以昂贵且耗时的方式努力监管能耗。自动控制阀门被用于通过借助于定位阀门闭合件限制流体流量而控制在流体加热或冷却系统中的温度、湿度、或压力。自动控制阀门响应于外部或内部控制器或恒温器操作，且经常与其它设备一起使用以计算且指示经过的流体体积和由流体系统消耗的能量、以及与过程控制或建筑物管理系统(BMS)接口。在美国专利公开文本No.2010/0142535中公开了使用通信网络实施的建筑物管理系统，通过引用将其教导和公开内容并入本文。本专利技术的实施例表示对现有技术关于过程控制和HVAC系统及其控制方面的进步。根据本文中提供的对本专利技术的描述，本专利技术的这些和其它优点以及额外的专利技术特征将变得明显。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术的实施例提供自动控制阀门和致动器组件，其包括：阀门，其配置为控制进入换热器负载或HVAC盘管的流体流量；和阀门致动器，其配置为经由阀门闭合件的定位控制具有内部机械流量控制机构的自致动压力无关阀门的打开和闭合。在一个实施例中，阀门致动器包括集成流体流量和能耗计算和保留模块，集成流体流量和能耗计算和保留模块配置为计算热能以用于能耗追踪。在某些实施例中，能耗计算和保留模块利用来自阀门流率计的数据计算热能以用于能耗追踪，阀门流率计计算流经阀门的液体的流率。也使用来自流体温度传感器的数据，所述数据测量横跨盘管或负载的温差以提供能量的计算。在其它实施例中，阀门致动器具有通信模块，通信模块配置为通过网络促进与阀门致动器通信，且还配置为允许远程监测流经阀门的流体流量和远程控制阀门致动器。能耗计算和保留模块可联接到通信模块，以使来自能耗计算和保留模块的数据可以被本地和远程访问。在另外的实施例中，阀门致动器配置为在连接到机械的压力有关阀体的同时电子提供压力无关阀门功能性。在又另外的实施例中，阀门致动器配置为产生防止流体在HVAC盘管或换热器中冻结的流经阀门的自动最小流量，且其中，来自能耗计算和保留模块的数据用于操作阀门致动器，以使联接到HVAC阀门和致动器组件的任何冷却器和锅炉在其最高效温差下操作。在一些实施例中，阀门致动器具有多个可调整操作参数，且所述多个可调整操作参数可以被本地或远程调整。阀门致动器还可包括诊断模块，诊断模块配置为向远程位置提供有关阀门和致动器组件的操作的诊断信息，其中，诊断模块提供与由能耗计算和保留模块提供的能耗数据相关的诊断信息。在具体实施例中，阀门致动器具有：马达和齿轮系，其由直接连接或弹簧加载的联动组件联接到节流阀门闭合件；和电路板，其具有用于调节马达和齿轮系的操作的控制电路、以及用于使所述致动器能够经由串行通信总线与建筑物管理系统进行通信的通信电路。阀门致动器也可配置为将机械的压力有关阀体操作为压力无关阀门或压力有关阀门。通过结合附图来考虑以下具体实施例，本专利技术的其它方面、目标和优点将变得明显。附图说明包含在说明书中并且形成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的几个方面，并且附图与文字描述一起用来解释本专利技术的原理。在附图中：图1是现有技术的具有流体和能量监测的HVAC阀门构造的示意图；图2是开放系统互连和TCP/IP概念网络模型的并置图；图3是现有协议、层、和连接媒介的概览图；图4是示出机械的压力无关阀体杆位置和流体流量之间的关系的图表；图5A和5B是根据本专利技术的实施例构造的HVAC系统以及集成的阀门和致动器组件的示意性方框图；图6是示出根据本专利技术的实施例的用于集成阀门和致动器组件的可调整设定的方框图；图7是集成封装中包含的新技术设计的物理图；图8是示出根据本专利技术的实施例的阀门闭合件闭合的示意图；图9是根据本专利技术的实施例的用于压力有关控制的阀门闭合件打开的示意图；图10是根据本专利技术的实施例的用于压力无关控制的阀门闭合件打开的示意图；以及图11是根据本专利技术的实施例的气蚀区域(气蚀区域)水温关系的图解说明。尽管将结合某些优选实施例来描述本专利技术，但是这并不是要将本专利技术限制于那些实施例。相反，其旨在覆盖由所附权利要求所限定的本专利技术的精神和范围内所包括的所有替代物、修改和等同物。具体实施方式图1是示出常规HVAC系统110的示意图，常规HVAC系统110需要多个装置来获得所需的水阀门控制和流体流量及能耗计算。用于来自泵和管道系统的水供应60的热水和冷水源通常位于房间51的外面，并且通常是由能够被交替连接在源内的一个或多个锅炉或冷却器(未示出)组成的集中式供应。阀门63调整来自泵和管道系统的水供应60的热水和冷水的流量，用于房间51的加热和/或冷却。阀门63通常受到弹簧回位阀门致动器56的机械驱动，弹簧回位阀门致动器56根据由室温控制器54提供的控制信号而被操作连接。在典型实施例中，室温控制器54接收来自室温传感器52的温度感测信号，并将温度感测信号与房间设定点装置53提供的期望的室温设定点进行比较，房间设定点装置53可以例如是电位计或小键盘。流量计62可以可选地由室温控制器54使用，以提供用于指示目的的流量信息，以用于可选流量控制而非由常规温度控制、或通过利用入口温度传感器70和出口温度传感器71以确定横跨水盘管64或负载的温度变化而用于能量计算。在所示实施例中，弹簧回位阀门致动器56根据从室温控制器54接收的比例控制信号进行操作，以将阀门63从完全闭合手动设置为完全打开，以保持由房间设定点装置53提供的期望的房间设定点。通过使空气经过具有适当量的热水或冷水的水盘管64来控制房间51的气温，以在水盘管64的温度与房间51的温度之间提供必要的温差，从而朝向房间设定点装置53的期望的室温设定点来驱动房间51的温度。水盘管64使用由中央锅炉和冷却器系统提供的热水或冷水，例如，由来自泵和管道系统的水供应60本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀门和致动器组件，包括：阀门，其配置为控制进入盘管或换热器的液体流量；和阀门致动器，其配置为经由阀门闭合件的定位控制阀门的打开和闭合，且还配置为提供流经阀门的液体的最大流率和最小流率，所述阀门致动器具有集成能耗计算和保留模块，所述集成能耗计算和保留模块配置为计算热能以用于能耗追踪。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 61/790,6961.一种阀门和致动器组件，包括：
阀门，其配置为控制进入盘管或换热器的液体流量；和
阀门致动器，其配置为经由阀门闭合件的定位控制阀门的打开和闭合，
且还配置为提供流经阀门的液体的最大流率和最小流率，所述阀门致动器
具有集成能耗计算和保留模块，所述集成能耗计算和保留模块配置为计算
热能以用于能耗追踪。
2.根据权利要求1所述的阀门和致动器组件，其中，所述能耗计算和保
留模块利用来自阀门流率计、水温传感器以及阀门入口和出口压力传感器
的数据计算热能以用于能耗追踪，所述阀门流率计测量流经阀门的液体的
流率，所述水温传感器测量在阀门中且横跨受控负载的液体的温度，且所
述阀门入口和出口压力传感器测量横跨阀门的压降。
3.根据权利要求1所述的阀门和致动器组件，其中，所述能耗计算和保
留模块利用来自阀门流率计、阀门杆位置传感器、和水温传感器的数据计
算热能以用于能耗追踪，所述阀门流率计测量流经自致动压力有关阀门的
液体的流率，所述阀门杆位置传感器被校准以匹配阀门杆的行程，且所述
水温传感器测量在阀门中且横跨受控负载的液体的温度。
4.根据权利要求3所述的阀门和致动器组件，其中，所述能耗计算和保
留模块被联接到通信模块，以使来自所述能耗计算和保留模块的数据能够
被访问且进行本地和远程保持性存储。
5.根据权利要求1所述的阀门和致动器组件，其中，所述阀门致动器具
有通信模块，所述通信模块配置为通过遵循七层开放系统互连(OSI)概念
模型(ISO/IEC7498-1)的网络与所述阀门致动器通信，且还配置为允许流
经所述阀门的流量的远程监测和所述阀门致动器的远程控制。
6.根据权利要求5所述的阀门和致动器组件，其中，所述网络包括初级

\t控制器LAN和次级控制器LAN，所述初级控制器LAN以比所述次级控制
器LAN更高的速度操作。
7.根据权利要求6所述的阀门和致动器组件，其中，所述初级控制器
LAN和所述次级控制器LAN均配置为将建筑物控制器连接到特定应用控
制器。
8.根据权利要求5所述的阀门和致动器组件，其中，所述通信模块配置
为通过网络协议通信，所述网络协议包括BACnet、LonTalk、KNX、Modbus、
M-Bus、ZigBee、Wi-Fi、和EnOcean中的任一个。
9.根据权利要求1所述的阀门和致动器组件，其中，所述阀门致动器具
有多个可调整操作参数。
10.根据权利要求9所述的阀门和致动器组件，其中，所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·伯特，
申请(专利权)人：施耐德电气建筑有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US