[發明專利]動態流量平衡和能量控制一體化的閥門控制方法及閥門

有效

• 申請號: 202010219988.6
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111322447B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 方飛龍;沈新榮;麻劍鋒;郁輝球;王柳紅
• 申請（專利權）人: 杭州哲達科技股份有限公司
• 主分類號: F16K31/04
• 分類號: F16K31/04;F16K37/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

1.一種動態流量平衡和能量控制一體化的閥門控制方法，其特征在于，包含以下步驟：

(1)在中央空調變流量水系統的回水管道上安裝電動閥門，該電動閥門具有智能控制器、執行器和V型球閥；在V型球閥的半球形旋塞體的前后閥體上分別設置引壓孔，并通過引壓管接至壓差傳感器；

(2)對V型球閥在不同開度條件的流量與球閥前后壓差的關系進行標定，并將標定數據存儲于智能控制器；智能控制器能利用標定數據，結合當前閥門開度和壓差測量值計算出流經V型球閥的瞬時流量，實時進行流量累積；

(3)在中央空調變流量水系統的供水管道上安裝供水溫度傳感器，在進水方向一側的閥體上安裝回水溫度傳感器，將供水溫度和回水溫度的信號通過信號線傳送至智能控制器；智能控制器能根據當前瞬時流量和供水回水溫差計算出當前的能量，并實時進行能量累積；

(4)通過智能控制器設定流量累積或能量累積的控制目標值，利用壓差傳感器、供水溫度傳感器和回水溫度傳感器獲取信號以實現數據采樣；利用采樣獲得的數據計算實時的流量累積與能量累積數值，在實時數值與此前設定的控制目標值進行比較后，進一步根據PID算法調節V型球閥開度以實現動態流量平衡或能量控制。

2.根據權利要求1所述的閥門控制方法，其特征在于，所述步驟(2)中，

對V型球閥在不同開度條件下流經球閥的流量與球閥前后壓差的關系進行標定時，獲得如下的流量與壓差的關系式：

且

式中，Qc為流量，為閥門機械開度，△P_j為壓差；K、a、b、c、d、e、f、g、h、i、j分別為無量綱常數，只與閥門口徑相關；

智能控制器按以下公式計算出流經V型球閥的瞬時流量：

并按以下公式進行實時流量累積：

T_Q＝ΣQ_cs/3600×T_j

式中，T_Q為累計流量，m³；Q_cs為瞬時流量，單位：m³/h；T_j為時間常數，秒；各符號中的下標s是指對應數據的瞬時數值。

3.根據權利要求1所述的閥門控制方法，其特征在于，所述步驟(3)中，智能控制器根據當前瞬時流量和供水回水溫差計算出當前的能量功率W_cs：

W_cs＝ρ×Q_cs×C×|T_g-T_h|/1000/3600

式中，W_cs為能量功率，kW；ρ為水的密度，Kg/m³；Q_cs為瞬時流量，單位：m³/h；C為水的比熱容，J/Kg·℃；|T_g-T_h|為供水回水溫差，單位℃；

并按以下公式進行能量累積：

E＝ΣW_cs×T_j/1000000

式中，E為能量累計值，GJ；T_j為時間常數，秒；

當中央空調變流量水系統的季節模式是制冷模式時，E的累計都累加為Ec，作為制冷累計能量；當中央空調變流量水系統的季節模式是制熱模式時，E的累計都累加為Eh，作為制熱累計能量。

4.根據權利要求1所述的閥門控制方法，其特征在于，所述步驟(4)中具體包括：

(4.1)智能控制器記錄閥門的實時開度，根據閥門流量壓差標定關系式計算出流經V型球閥的瞬時流量；并在此后的運行過程中持續計算以得到累積流量的數值；

(4.2)智能控制器根據計算獲得的當前瞬時流量數值和供水回水溫差，計算出當前的能量，并此后的運行過程中持續計算以得到累計能量的數值；

(4.3)智能控制器隨時將計算得到的累積流量和累計能量的數值與設定值進行比較，并進一步根據PID算法調節V型球閥開度以實現動態流量平衡和能量控制。