可稳定自发电的全自动减压阀及其控制方法技术

本发明专利技术属于阀门技术领域，公开一种可稳定自发电的全自动减压阀，包括阀体，阀体内设有控制阀体开度的执行器，还包括发电装置、数据采集组件和数据处理装置，发电装置用于为数据采集组件、数据处理装置和执行器提供工作电源；数据采集组件设于阀前和/或阀内和/或阀后；数据采集组件实时采集介质参数并传输至数据处理装置，数据处理装置根据其提供的实时参数控制执行器工作；发电装置包括发电组件和电池组件，阀前和阀后侧壁上分别有连接孔，两连接孔通过外接管道连接，发电组件设于外接管道内，电池组件设于外接管道外；外接管道内径与组件外壳外周适配。减压阀有数据采集功能、还可利用流通介质的动能发电，为数据采集组件及执行器提供工作电源。

A fully automatic self generating pressure reducing valve and its control method

【技术实现步骤摘要】
可稳定自发电的全自动减压阀及其控制方法
本阀门涉及阀门
，具体地，涉及一种可稳定自发电的全自动减压阀及其控制方法。
技术介绍
目前，全球资源紧缺，水资源、气体源等各种能源都处在紧缺状态，针对水资源来说，智慧水务的理念应运而生，怎样来进行节水，实现有效的漏损控制，其中美国和意大利先后提出了一些先进的带流量检测功能的压力阀门，它们可将漏损控制得尽量小，但其流量检测装置需外接电源或电池，依赖于外界供电，且其仅需对流量参数进行检测，耗电量小。然而智慧水务远不只局限于漏损控制，还需要对水质等各项参数进行测定，以便对阀内流通的水作全面评价，因此需要加入多种类型的检测仪器，此时简单设置的外接电源或电池已无法充分驱使各类检测仪器的同时运作，如为达到全面供电的效果，则需对外接电源或电池进行复杂设计，这样一来工程量大，成本高，后期维护麻烦。现有技术中也已有水流发电的相关案例，但其仅是水流发电与阀门的结合，并未涉及到检测模块，即现有技术中尚不存在利用水流发电的电能为检测模块供电的案例。同时现有技术的水流发电技术主要是利用流体作用力直接推动涡轮旋转，从而带动电磁感应发电机进行发电，但其涡轮并未具体针对水流的过流量进行相关设计，即水流量大时，将对涡轮产生较大冲击，有可能导致涡轮损坏，同时因水流量的不均匀，在流经涡轮时，电磁感应发电机发电不稳定，将直接影响其充电电池的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种集阀门、检测和发电于一体的、可自动检测反馈调节阀门开度情况的可稳定自发电的全自动减压阀。本专利技术同时提供一种可稳定自发电的全自动减压阀的控制方法。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种可稳定自发电的全自动减压阀，包括减压阀阀体，阀体内设有控制阀体开度的执行器，还包括发电装置、数据采集组件和数据处理装置，发电装置用于为数据采集组件、数据处理装置和执行器提供工作电源；数据采集组件设于阀体阀前和/或阀内和/或阀后；数据采集组件用于实时采集阀体内介质参数并将参数传输至数据处理装置，数据处理装置根据数据采集组件提供的实时参数控制执行器工作；发电装置包括发电组件和电池组件，阀体的阀前和阀后侧壁上分别设有连接孔，两个连接孔之间通过外接管道连接，发电组件设于外接管道内部，电池组件设于外接管道外部。所述发电组件包括两端具有连接通孔的组件外壳、位于组件外壳内的发电机组、固定于组件外壳上的固定轴、可支撑发电机组相对于固定轴轴线方向垂直摆动的摆动机构。外接管道内径与发电组件的组件外壳外周适配。进一步地，所述发电机组包括发电芯部、设于发电芯部外周的第一过流面、连接第一过流面外周与装置外壳一端的连接通孔内周的第二过流面，发电芯部与电池组件电连接；固定轴的设置方向为可使发电机组在摆动到最低位置时、第一过流面与组件外壳两端的连接通孔平行。数据采集组件包括两个分别设于阀前和阀后的压力传感器。进一步地，所述摆动机构包括一端套设与固定轴上、另一端与发电机组固定连接的摆杆，还包括对发电机组的摆动过程进行限制的回力弹簧，所述回力弹簧连接在固定轴上。更进一步地，所述回力弹簧为扭力弹簧，扭力弹簧包括弹性部以及位于弹性部两端的第一端部和第二端部，弹性部固定套设在固定轴外表面，第一端部与组件外壳内壁接触作为回力支点，第二端部与发电机组接触。再进一步地，所述第一过流面为弹性过流面。进一步地，所述电池组件包括依次连接的整流模块、滤波模块、降压模块和/或升压模块、充电电池，所述充电电池分别与数据采集组件、数据处理装置和执行器电连接。进一步地，数据采集组件还包括温度传感器、流量计量装置和水质传感器的一种或几种。更进一步地，所述流量计量装置为超声波计量装置。进一步地，所述数据处理装置包括PLC控制模块，PLC控制模块集成了无线通讯模块，通过无线通讯模块与远程上位机进行通讯。上述可稳定自发电的全自动减压阀的控制方法，包括以下步骤：a.使介质进入减压阀阀体，介质流经发电装置过程中，发电组件进行涡轮发电并对电池组件充电，电池组件输出恒定电压为数据采集组件、数据处理装置和执行器提供工作电源；b.通过数据采集组件采集阀体内介质相关参数并将数据传输至数据处理装置；c.数据处理装置对传输的数据与其自身设定的相关数据阈值进行比较分析；d.数据处理装置根据步骤c中的比较分析结果对执行器进行控制，从而控制阀体的开闭和开度情况；e.阀体运行至阀后为恒压输出状态时将介质相关参数通过NB-IOT的方式传输给操作者。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1）本专利技术创造性地将阀门、计量和发电三种独立的功能性装置整合在一起，即使本专利技术的减压阀在具有数据采集功能的同时，还可利用减压阀内流通介质自身的动能进行发电，为数据采集组件以及减压阀的执行器提供工作电源，实现了所述三位一体减压阀电能的自给自足，无需外接电源；2）数据采集组件在采集到相关参数后传输至数据处理装置，并最终由数据处理装置控制减压阀执行器的相关动作，实现了本专利技术的三位一体阀的全自动反馈控制，自动调节压力等相关参数，无需人工参与；3）发电装置中摆动机构的设置，为发电机组的摆动提供有效支撑，稳定发电芯部处的介质流通量，使发电机组发电均匀；4）由摆杆和扭力弹簧等部件构成的摆动机构，摆杆具有灵活转动特性，同时利用扭力弹簧的优良弹性性能，在发电机组发生倾斜时，一方面避免发电组件的无限制倾斜，另一方面在介质流速降低时，使发电组件发生快速快速回弹，使之与介质流速相适应，从而实现稳定电流的效果；5）发电装置中第一过流面为弹性过流面的设计，可使过流介质在大量与第一过流面接触时，第一过流面产生冲击凹变形，相当于其可对过流介质的冲击产生一定的缓冲作用，有效减少流动介质对发电组件叶轮的冲击压力；6）通过设置外接管道来安装发电装置，有效保证减压阀阀体的输送路径，阀体内部介质流动不受干扰，同时大大降低了由介质流量不稳定对发电装置本身造成发电不稳定的影响；7）外接管道内径与发电组件的组件外壳外周适配，使外接管道内的介质集中输送至发电装置，可有效提高发电装置的发电效率；8）因发电装置发电形成的电能自给自足优势，本专利技术的减压阀可相应设置多种数据采集元件，如温度传感器、流量计量装置和水质传感器等，可采集介质的各种参数，为用户提供大量参考数据。附图说明图1为所述可稳定自发电的全自动减压阀结构主视图简图；图2为所述可稳定自发电的全自动减压阀俯视示意图简图；图3为所述发电装置安装于外接管道的结构示意图简图；图4为所述发电装置的结构示意图；图5为所述发电装置的主视图；图6为所述发电装置的剖视图；图7为所述发电装置的结构简图；图8为可稳定自发电的全自动减压阀阀体剖视图；图9为所述可稳定自发电的全自动减压阀的电气连接结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例如图1～9所示，一种可稳定自发电的全自动减压阀，包括减压阀阀体，阀体内设有控制阀体开度的执行器（未示出），还包括发电装置1、数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可稳定自发电的全自动减压阀，包括减压阀阀体，阀体内设有控制阀体开度的执行器，其特征在于，还包括发电装置、数据采集组件和数据处理装置，发电装置用于为数据采集组件、数据处理装置和执行器提供工作电源；数据采集组件设于阀体阀前和/或阀内和/或阀后；数据采集组件用于实时采集阀体内介质参数并将参数传输至数据处理装置，数据处理装置根据数据采集组件提供的实时参数控制执行器工作；发电装置包括发电组件和电池组件，阀体的阀前和阀后侧壁上分别设有连接孔，两个连接孔之间通过外接管道连接，发电组件设于外接管道内部，电池组件设于外接管道外部；所述发电组件包括两端具有连接通孔的组件外壳、位于组件外壳内的发电机组、固定于组件外壳上的固定轴、可支撑发电机组相对于固定轴轴线方向垂直摆动的摆动机构；外接管道内径与发电组件的组件外壳外周适配；所述发电机组包括发电芯部、设于发电芯部外周的第一过流面、连接第一过流面外周与装置外壳一端的连接通孔内周的第二过流面，发电芯部与电池组件电连接；固定轴的设置方向为可使发电机组在摆动到最低位置时、第一过流面与组件外壳两端的连接通孔平行；数据采集组件包括两个分别设于阀前和阀后的压力传感器。

【技术特征摘要】
1.一种可稳定自发电的全自动减压阀，包括减压阀阀体，阀体内设有控制阀体开度的执行器，其特征在于，还包括发电装置、数据采集组件和数据处理装置，发电装置用于为数据采集组件、数据处理装置和执行器提供工作电源；数据采集组件设于阀体阀前和/或阀内和/或阀后；数据采集组件用于实时采集阀体内介质参数并将参数传输至数据处理装置，数据处理装置根据数据采集组件提供的实时参数控制执行器工作；发电装置包括发电组件和电池组件，阀体的阀前和阀后侧壁上分别设有连接孔，两个连接孔之间通过外接管道连接，发电组件设于外接管道内部，电池组件设于外接管道外部；所述发电组件包括两端具有连接通孔的组件外壳、位于组件外壳内的发电机组、固定于组件外壳上的固定轴、可支撑发电机组相对于固定轴轴线方向垂直摆动的摆动机构；外接管道内径与发电组件的组件外壳外周适配；所述发电机组包括发电芯部、设于发电芯部外周的第一过流面、连接第一过流面外周与装置外壳一端的连接通孔内周的第二过流面，发电芯部与电池组件电连接；固定轴的设置方向为可使发电机组在摆动到最低位置时、第一过流面与组件外壳两端的连接通孔平行；数据采集组件包括两个分别设于阀前和阀后的压力传感器。2.根据权利要求1所述可稳定自发电的全自动减压阀，其特征在于，所述摆动机构包括一端套设与固定轴上、另一端与发电机组固定连接的摆杆，还包括对发电机组的摆动过程进行限制的回力弹簧，所述回力弹簧连接在固定轴上。3.根据权利要求2所述可稳定自发电的全自动减压阀，其特征在于，所述回力弹簧为扭力弹簧，扭力弹簧包括弹性部以及位于弹性部两端的第一端部和第二端部，弹性部固...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄靖，谢爱华，唐金鹏，欧立涛，齐浩，
申请(专利权)人：株洲南方阀门股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43