[发明专利]精确控制流量的调节阀执行器一体化装置及其流量控制方法

说明书

技术领域：

本发明涉及调节阀技术领域，特别涉及一种精确控制流量的调节阀及其流量控制方法。

背景技术：

现有的调节阀其流量的精确控制需要外部辅助以流量计等器件，使用流量计获得流量数据，然后由中央控制器给控制调节阀的执行器开度信号，使调节阀流量达到流量计测量结果，根据流量、温度可以得到流过调节阀的热量，这种方法需要多种设备共同完成，使得调试困难，设备成本较高，安装空间较大。

发明内容：

鉴于此，有必要设计一种成本低、集成度高的精确控制流量的调节阀执行器一体化装置；另外，还要提供该装置的流量控制方法。

一种精确控制流量的调节阀执行器一体化装置，包括：调节阀体、执行器、温度传感器、压力传感器、控制模块、信号收发模块；其中，温度传感器伸入到调节阀体腔内与流体介质接触；在调节阀体流体介质的流入段与流出段各设有一个压力传感器，用于监测阀前压力和阀后压力；执行器、温度传感器、压力传感器、信号收发模块分别与控制模块电性连接，执行器受控制模块控制，在控制模块设有存储芯片用于记录阀门开度与流量、流量系数、阀前压力、阀后压力、温度的历史记录。

优选的，控制模块采用PLC控制系统。

优选的，信号收发模块集成在PLC控制系统上。

一种用于精确控制流量的调节阀执行器一体化装置的流量控制方法，包括以下步骤：

步骤一：通过信号收发模块接收到需求流量Q；

步骤二：查询存储芯片内的历史记录，找到与需求流量Q最接近的历史流量Q_h，历史流量Q_h对应的流量系数为Cv_h，设定需求流量Q的流量系数Cv为接近Cv_h的一个具体数值；

步骤三：通过调节阀流量特性曲线查询到此时Cv对应的阀门开度；

步骤四：由执行器驱动调节阀达到此开度；

步骤五：通过温度传感器采集到的温度t，并通过温度t与密度ρ的关系，得到该温度下流体介质的密度ρ；通过压力传感器采集的阀前压力P₁与阀后压力P₂，计算△P，△P＝P₁-P₂；

步骤六：通过Cv＝Q_real*[(ρ*△P₀)/(ρ₀*△P)]^0.5计算此时的实际流量Q_real；若Q_real>Q，则减小阀门开度，重复步骤四～步骤六；若Q_real<Q，则增大阀门开度，重复步骤四～步骤六；若Q_real＝Q，则保持此时的阀门开度，并此状态下的阀门开度与Q_real、Cv、P₁、P₂、t记录到历史记录中。

优选的，步骤二中Cv＝Cv_h*Q/Q_h。

以上符号中：

ρ₀为60℉下水的密度；

△P₀为1lbf/in²。

当温度不变的情况下，密度ρ可以认为是一个定值，根据式(2)，Q只与流量系数Cv和压差△P有关系；另外对同一调节阀流量系数Cv越大，压差就越大，所以能流过的流量越大，利用这种关系，可以通过预估设定一个Cv值(Cv 值的大小在调节阀流量特性曲线Cv的范围内)，由此可通过调节阀流量特性曲线查询到开度值，由执行器让调节阀达到这个开度。然后测试阀前压力P1及阀后压力P2，得到压差△P，通过公式(2)，计算出当前流量Q，如果流量大了就减小Cv值，执行器减小调节阀开度；如果流量小了就增大Cv值，执行器增大调节阀开度；通过多次调节，可达到要求的流量。然后记录下这个流量下的温度、阀前压力，阀后压力，Cv值，为下次更快达到指定流量提供分析数据。

本发明结合调节阀的流量与温度、阀前压力、阀后压力、阀门的开度与流量曲线的关系，将调节阀、执行器、压力传感器、温度传感器集成在一起，得到一种在一定范围内可控流体热量的装置。节省了流量计、流量计数据采集设备以及温度变送器以及压力变送器，并缩小了体积。

附图说明：

附图1是一幅较佳实施方式的精确控制流量的调节阀执行器一体化装置的结构示意图。

图中：调节阀体1、执行器2、温度传感器3、压力传感器4。