[發明專利]一種適用于泵管路系統的蝶閥裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201810473637.0
• 申請日: 2018-05-17
• 公開（公告）號: CN108425876A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 朱榮生;陳一鳴;王秀禮;安策;陳靖
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/00
• 分類號: F04D29/00;F04D15/02;F04D15/00;F04D13/06
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1.一種適用于泵管路系統的蝶閥裝置，其特征在于：包括控制器(1)、無線信號接收裝置(2)、齒輪箱(3)、高壓端無線壓力傳感器(4)、直流電機(5)、低壓端無線壓力傳感器(6)、閥體(7)；閥體(7)后端管路上安裝有流量計，所述閥體(7)上連接有齒輪箱(3)，所述齒輪箱(3)與所述直流電機(5)相連；所述齒輪箱(3)上方安裝有控制器(1)，控制器(1)內置有無線信號接收裝置(2)；所述高壓端無線壓力傳感器(4)螺紋安裝在閥體(7)的進口段；所述低壓端無線壓力傳感器(6)螺紋安裝在閥體(7)的出口段；所述高壓端無線壓力傳感器(4)監測蝶閥閥前壓力，所述低壓端無線壓力傳感器(6)監測蝶閥閥后壓力，并將壓力信號反饋經由無線信號接收裝置(2)傳輸至控制器(1)內；所述控制器(1)用于調節蝶閥閥桿的相對開度。

2.如權利要求1所述的一種適用于泵管路系統的蝶閥裝置的控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)高壓端無線壓力傳感器(4)測量蝶閥進口段壓力P₁、低壓端無線壓力傳感器(6)測量蝶閥出口段壓力P₂，得出蝶閥進出口兩端的動態壓差ΔP，ΔP-蝶閥進出口兩端的動態壓差，ΔP＝P₁-P₂；蝶閥后端管路上設置的流量計測量管路內的流量Q；

(2)當壓力信號反饋傳輸至控制器中，執行數字信號處理器中的控制方程，公式如下：

a、流量系數K_v公式為：

式中，

Q-管路內的流量，單位m³/h；

ρ-管路內介質密度，ρ_水＝1000kg/m³；

ΔP-蝶閥進出口兩端的動態壓差，ΔP＝P₁-P₂,

P₁、P₂分別為蝶閥的進口段和蝶閥出口段的壓力值，單位kPa；

b、相對開度λ與流量系數K_v之間的公式

λ(K_V)＝4.338×10^-8K_V⁴-5.763×10^-6K_V³+2.258×10⁴K_V²+8.581×10³K_V-1.73×10³ (2)

計算得出閥門的相對開度λ，從而進行流量調節；

(3)根據泵管路系統要求設定控制器1內PID控制器的調節參數比例增益K_p、積分增益K_i、微分增益K_d，預先設置比例增益K_p為0.5～20，積分增益K_i為0.05～10(1/s)，微分增益K_d為0～5s；參數關系如下：

式中

b_t-有效暫態轉差率，1％～20％；

T_d-緩沖時間常數，1～20s；

T_n-加速時間常數，0～2S；

(4)當蝶閥閥門調節出現偏差時，調節PID控制器內的參數關系，朝著消除偏差的方向進行補償，如此往復循環，直到偏差穩定于0.01％-1％期間為止，最終實現閥門開度的調節。

3.如權利要求2所述的一種適用于泵管路系統的蝶閥裝置的控制方法，其特征在于：還包括慣性補償步驟：閥門在停止時會產生慣性，必須對慣性進行補償，在到達目標開度之前發出控制命令；每一次閥門動作結束后，PID控制器檢測實際值和目標值之間的誤差，并修正相對誤差到0.01～0.2％。