[发明专利]集发电、数据采集、自动控制功能于一体的大流量智能减压阀及控制方法

说明书

本发明涉及阀门技术领域，公开了一种集发电、数据采集、控制功能于一体的大流量智能减压阀及控制方法。本发明创造性地将阀门、数据采集和发电三种独立的功能性装置整合在一起，即使本发明的减压阀在具有数据采集功能的同时，还可利用减压阀内流通介质自身的动能进行发电，为数据采集组件以及减压阀的执行器提供工作电源，实现了所述多功能减压阀电能的自给自足，无需外接电源。本发明主要适用于大流量高压水流的环境下，通过设置二级发电，逐级降低水压，充分利用水的势能，并且辅助减压阀进行减压，减轻后续第一发电装置和减压阀的负担。

技术领域

本发明涉及阀门领域，更具体地，涉及集发电、数据采集、自动控制功能于一体的大流量智能减压阀及控制方法。

背景技术

目前，全球资源紧缺，水资源、气体源等各种能源都处在紧缺状态，针对水资源来说，智慧水务的理念应运而生，怎样来进行节水，实现有效的漏损控制，其中美国和意大利先后提出了一些先进的带流量检测功能的压力阀门，它们可将漏损控制得尽量小，但其流量检测装置需外接电源或电池，依赖于外界供电，且其仅需对流量参数进行检测，耗电量小。然而智慧水务远不只局限于漏损控制，还需要对水质等各项参数进行测定，以便对阀内流通的水作全面评价，因此需要加入多种类型的检测仪器，此时简单设置的外接电源或电池已无法充分驱使各类检测仪器的同时运作，如为达到全面供电的效果，则需对外接电源或电池进行复杂设计，这样一来工程量大，成本高，后期维护麻烦。

现有技术中也已有水流发电的相关案例，但其仅是水流发电与阀门的结合，并未涉及到检测模块，即现有技术中尚不存在利用水流发电的电能为检测模块供电的案例。同时现有技术的水流发电技术主要是利用流体作用力直接推动涡轮旋转，现有技术也有采用球型的转轮的，从而带动电磁感应发电机进行发电，但其涡轮并未具体针对水流的过流量进行相关设计，即水流量大时，将对涡轮产生较大冲击，有可能导致涡轮损坏，同时因水流量的不均匀，在流经涡轮时，电磁感应发电机发电不稳定，将直接影响其充电电池的使用寿命，此外，高压水流也会造成减压阀的超载荷，减压阀长期处于高压工作状态会减少其使用寿命。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种能够无需外接电源、自动进行阀体内数据检测并根据检测结果进行自我闭环控制的集发电、数据采集、自动控制功能于一体的大流量智能减压阀。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

提供一种集发电、数据采集、自动控制功能于一体的大流量智能减压阀，包括减压阀阀体，阀体设有控制阀体开度的执行器，还包括发电装置、数据采集组件、数据处理装置和显示终端；

所述发电装置用于为数据采集组件、数据处理装置以及阀门的执行器提供工作电源，包括第一发电装置和第二发电装置；

所述第一发电装置包括垂直于流体流向设置的发电组件和设于阀体外部的电池组件；所述发电组件包括发电机组和转轮，所述转轮通过转轴与发电机组的转子连接；所述转轮包括叶片、上底座和下底座，所述叶片的两端部通过上底座和下底座与转轴固定连接,上底座和下底座与同一叶片的两个连接位置不在同一垂线上；所述叶片均匀地分布在转轴周围；

所述第二发电装置包括向心式水轮机和发电机，所述发电机与向心式水轮机连接，所述向心式水轮机包括上机匣、下机匣和涡轮组件，所述下机匣分别设有进水口和出水口，所述涡轮组件贯穿上机匣和下机匣，水流从下机匣进水口进入，穿过涡轮组件，从下机匣的出水口流出；所述涡轮组件包括向心涡轮和涡轮轴，所述向心涡轮设在下机匣内，所述涡轮轴连接向心涡轮和发电机；

所述数据采集组件设于阀体阀前和/或阀内和/或阀后，用于实时采集阀体内介质参数并将参数传输至数据处理装置和显示终端；所述数据处理装置根据数据采集组件提供的实时参数来对执行器进行相应操作。