CN103615380A - 无传感恒压泵阀集成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水泵控制技术，旨在提供应用于暖通制冷中提高能效的无传感恒压泵阀集成装置；该发明装置包括水泵；水泵的电机与信息监测及分析装置相连，在水泵的入口管线和出口管线上分别设置阀体调节组件；信息监测及分析装置、两个阀体调节组件分别通过电缆连接至接线端子，接线端子经电缆依次连接可编程控制器、工控机；该装置是通过电压电流信号得到相应的流量参数，根据该装置在该工况下的特性曲线以及该装置在此时的Kv值，就可以通过控制阀门开度来保持管网压力恒定，且获取压力信号更为快捷，而且更加准确。

Description

无传感恒压泵阀集成装置

技术领域

本发明涉及水泵控制技术，特别涉及应用于暖通制冷中提高能效的一种无传感恒压泵阀集成装置。 

背景技术

水泵和阀门被广泛应用于空调水***、区域供热水***、工业循环水***等输配***的装置，但是传统的输配***的运行能耗非常大，而且水泵往往是满负荷连续运行，自动化程度低。对于压力信号的获取方式，传统的方法是通过流量计获得，而且在这个过程中还要压力传感器的参与，这个获取信号的过程存在一定的时间延迟。在得到压力信号后，再通过调节水泵或是风机的频率以及管网中的阀门，使得调节过程更加漫长，精确性欠佳。 

为了解决以上问题，就必须设计出一种泵阀集成装置，同时能够有效缩短延迟时间。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种应用于输配***中的无传感恒压泵阀集成装置。 

为了解决技术问题，本发明采用以下技术方案： 

提供一种无传感恒压泵阀集成装置，包括水泵；水泵的电机与信息监测及分析装置相连，在水泵的入口管线和出口管线上分别设置阀体调节组件；信息监测及分析装置、两个阀体调节组件分别通过电缆连接至接线端子，接线端子经电缆依次连接可编程控制器、工控机； 

所述信息监测及分析装置中内置流量运算模块，能够根据下述公式计算获得管网压力： 

N=QHρ/102η=9.8QH/η   （1） 

$P_2=P_1-\frac{100\mathrm{\ρ}{Q}^2}{{K_V}^2}---\left(2\right)$

式中：N为水泵总功率，KW；Q为总水管流量,m³/h；H为总管压力，KPa；ρ为流体密度，g/cm³；η为水泵效率；P₂为阀后压力，Kpa；P₁为阀前压力，KPa；K_V为流量系 数，是指单位时间内、在测试条件中管道保持恒定压力时，管道介质流经阀门的体积流量或质量流量，即阀门的最大流通能力。 

本发明中，所述阀体调节组件为手动调节阀或者电动调节阀。 

本发明中，所述接线端子经电缆连接可编程控制器的输入端，可编程控制器的数字量和模拟量输出端直接与信息监测及分析装置连接。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

本发明与与传统的压力信号获取方式不一样，该装置无需压力传感器来传递信号，而是通过电压电流信号得到相应的流量参数，根据该装置在该工况下的特性曲线以及该装置在此时的Kv值，就可以通过控制阀门开度来保持管网压力恒定。 

本发明提供的无传感泵阀集成装置，比常规的压力信号获取方式更为快捷，而且更加准确。 

附图说明

图1是本发明的无传感泵阀集成装置示意图； 

图2是电压电流信号对应流量参数示意图； 

图3无传感泵阀集成装置的运行工况曲线。 

图中：1水泵、2信息监测及分析装置、3阀体调节组件、4接线端子、5可编程控制器、6工控机。 

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明： 

首先需要说明的是，本发明涉及计算机技术在控制技术领域的一种应用。在本发明的实现过程中，会涉及到软件功能模块的应用。申请人认为，如在仔细阅读申请文件、准确理解本发明的实现原理和发明目的以后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的软件编程技能实现本发明。前述软件功能模块包括但不限于：流量运算模块等，凡本发明申请文件提及的均属此范畴，申请人不再一一列举。 

图1中给出了该装置的流程示意图。 

无传感恒流泵阀集成装置，包括水泵1，水泵1的电机与信息监测及分析装置2相连，在水泵1的入口管线和出口管线上分别设置阀体调节组件3，阀体调节组件3为手动调节阀或者电动调节阀。信息监测及分析装置2、两个阀体调节组件3分别通过电缆连接至接线端子4，接线端子4经电缆依次连接可编程控制器5、工控机6。 

接线端子4经电缆连接可编程控制器5的输入端，可编程控制器5的数字量和模拟量输出端直接与信息监测及分析装置2连接。工控机6内嵌入“水泵单机运行能效优化 程序”，工控机6将该程序的运行结果传输给可编程控制器5。可编程控制器5是成熟技术，可选用西门子公司的PLC S7-200CN型号产品。 

本发明中，信息监测及分析装置2是成熟技术，可选用西门子公司的Smart 1000IE 6AV66480BE113AX0产品，在本发明中主要用于电机运行参数的信息监测及分析处理。在信息监测及分析装置2中内置流量运算模块，能够根据下述公式计算获得管网压力： 

N=QHρ/102η=9.8QH/η   （1） 

$P_2=P_1-\frac{100\mathrm{\ρ}{Q}^2}{{K_V}^2}---\left(2\right)$

式中：N为水泵总功率，KW；Q为总水管流量,m³/h；H为总管压力，KPa；ρ为流体密度，g/cm³；η为水泵效率；P₂为阀后压力，Kpa；P₁为阀前压力，KPa；K_V为流量系数，是指单位时间内、在测试条件中管道保持恒定压力，管道介质流经阀门的体积流量或质量流量，即阀门的最大流通能力。 

在该装置运行期间，信息监测及分析装置2实时监测水泵1的电压电流信号以及水泵的转速。当***的负荷发生变化时，电压电流信号也会随之改变。水泵1电机的功率是电压电流以及功率因素的乘积，而电机功率又与水泵的功率相关，水泵1的功率又是流量和扬程的函数，即 

N=QHρ/102η=9.8QH/η 

根据监测到的电压和电流信号以及水泵的转速，以及水泵1运行特性曲线，如图2，就可以比照出在该工况下的流量参数，之后再通过流量与压力运算关系以及在该工况下的运行曲线图就可以得到该装置此时的压力P₁，如图3，再根据该装置的流量系数K_V，就能够得到管网的压力，公式如下： 

$P_2=P_1-\frac{100\mathrm{\ρ}{Q}^2}{{K_V}^2}$

通过该装置的数据监测以及处理分析，便可以通过调节阀体组件使得管网的压力保持恒定，并且满足负荷的需求。在整个信息的传递过程中都没有压力传感器的参与，使得能够对负荷的变化快速进行调节以满足负荷需求，具有很高的准确性。 

Claims (3)

1.一种无传感恒压泵阀集成装置，包括水泵；其特征在于，水泵的电机与信息监测及分析装置相连，在水泵的入口管线和出口管线上分别设置阀体调节组件；信息监测及分析装置、两个阀体调节组件分别通过电缆连接至接线端子，接线端子经电缆依次连接可编程控制器、工控机；

所述信息监测及分析装置中内置流量运算模块，能够根据下述公式计算获得管网压力：

N=QHρ/102η=9.8QH/η   （1）

$P_2=P_1-\frac{100\mathrm{\ρ}{Q}^2}{{K_V}^2}---\left(2\right)$

式中：N为水泵总功率，KW；Q为总水管流量,m³/h；H为总管压力，KPa；ρ为流体密度，g/cm³；η为水泵效率；P₂为阀后压力，Kpa；P₁为阀前压力，KPa；K_V为流量系数，是指单位时间内、在测试条件中管道保持恒定压力时，管道介质流经阀门的体积流量或质量流量，即阀门的最大流通能力。

2.根据权利要求1所述的无传感恒压泵阀集成装置，其特征在于，所述阀体调节组件为手动调节阀或者电动调节阀。

3.根据权利要求1所述的无传感恒压泵阀集成装置，其特征在于，所述接线端子经电缆连接可编程控制器的输入端，可编程控制器的数字量和模拟量输出端直接与信息监测及分析装置连接。

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