[发明专利]带条件的流体阀门分层设计算法

说明书

技术领域

本发明专利属于流体阀门设计算法领域。

背景技术

流体是液体和气体的总称，它的基本特征是没有一定的形状和具有流动性，这就使流体在各个方向都有压力。以上特征使得对于流体控制，一般采用管道、阀门和调节器的组合来完成。阀门选择在什么的位置以及需要的数量，不仅影响着流体的畅通情况，还影响着控制的复杂程度。

对于带条件的阀门控制算法，更是需要合理地安排阀门的位置，使阀门的数量最小化。

发明内容

本发明旨在提出一种对流体阀门的设计算法，以达到用最少的阀门数量，实现最有效的控制效果的目的。

本发明充分考虑管道长度以及操作安全性，将控制分为三个层：源控制层，流向控制层和终点控制层。

本发明的技术方案如下所示。

首先，确定源头和终点的个数；确定对应关系，即源和终点的匹配情况；确定约束条件。

其次，设计流向控制，确定流向控制阀的最大个数。

第三，根据约束条件，调整控制阀个数及位置。

第四，根据管道长度和操作安全性，确定是否需要在终点增加控制阀。

最后，对于可燃性气体以及有腐蚀性等的液体，在源头增加控制阀。

本发明的有益效果是：通过对阀门的分层设计，使得设计算法有章可循，并以最小的阀门数量，实现了最高效的流体控制。

附图说明

图1是分层控制示意图，最靠近流体的为源控制，远端为终点控制，中间为流向控制。

图2是是等离子切割机示例中的流向对应关系。

图3是流向控制图，方块代表控制阀。

图4是根据约束条件调整后的控制阀布局。

图5是最终布局图。

图6是连线后的管道流通图。其中，方块表示阀门，细线表示管道。

具体实施方式

以下以等离子切割机的气体控制为例，对带条件的流体阀门分层设计算法进行说明。

首先，确定源头个数为4个，分别为氧气、空气、氮气和氢气，设其标号分别为a,b,c和d；确定终点个数为4个，分别为保护气切割流、保护气预流、等离子气预流和等离子气切割流，设其标号为为A，B,C,D。确定流向对应关系，如图2所示。确定约束条件：预流气体相同，即流到终点B、C的气体相同。

其次，设计流向控制，在对应的终点上方，注明可以流通到此口的气体编号，见图3。确定流向控制阀的最大个数为11个。

第三，根据“预流气体相同”这一约束条件，得知可以将终点B和C视为同一终点，故可以删除一组对应的流向控制阀，保留一组并移到终点B、C中间位置，流向控制阀减少至9个，见图4。

第四，由于管道较长，而且，等离子气体具有一定危险性，顾需要在每个终点增加一个控制阀。

最后，由于氢气是可燃气体，故需要加入控制阀起到保险作用，布局见图5。

将相同编号的节点用线连起来，表示连接管道，完成后的控制阀布局图见图6。至此，所有设计工作均以完成。