專利名稱：通過直接功率計量進行溫度控制的多功能裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及暖通空調水系統(tǒng)末端或區(qū)域的溫度控制領域，主要是一種通過直接功率 計量進行溫度控制的多功能裝置。
背景技術：
目前，暖通空調水系統(tǒng)末端或區(qū)域的溫度控制通常采用溫度傳感器、溫度控制器、電動 閥風閥、水閥或蒸汽閥等組成控制系統(tǒng)?？刂扑惴ㄓ虚_關式、P、 PI、 PID等。
對熱交換設備配套的溫度控制，要達到溫度的控制準確目的需要同時滿足以下要求1. 具有優(yōu)良的等百分比曲線；2.合理的閥門選型；3.穩(wěn)定的冷熱源和平衡的水力系統(tǒng)；4.熱交
換設備運行長久后的工作特性曲線漂移要小。
實現(xiàn)溫度控制需調節(jié)系統(tǒng)末端或區(qū)域的功率，只有選用具有優(yōu)良的等百分比曲線的閥門 配合熱交換設備相對應的反等百分比曲線工作特性，從而獲得近似的線性功率負荷控制。
但在許多工程項目實現(xiàn)運行過程中，受環(huán)境溫度、濕度、負荷、進出水溫度、水量、水 壓變化、通常閥門選型余量及實際運行與理論設計的差距等因素影響，在釆用溫度控制電動 閥的開度或溫度控制載冷熱液體或汽體的流量方式時，換熱設備的功率曲線呈現(xiàn)動態(tài)變化的 不規(guī)則近線性曲線，實際實現(xiàn)的功率控制精度呈現(xiàn)動態(tài)波動，從而產生溫度控制波動大、精 度差、水力失衡的現(xiàn)象。
閥門的等百分比曲線與熱交換設備相對應的反等百分比曲線配合后獲得功率負荷曲線線 性度不高造成了在不同工作區(qū)域溫控精度不一致，降低了溫度舒適性。
對于系統(tǒng)水力需要平衡的場所，需采用具有壓力或流量平衡功能的平衡閥或流量控制閥 產品，近年來，具有靜態(tài)、動態(tài)平衡功能的電動調節(jié)閥產品或裝置應用也日漸廣泛，可以在 局限的工作點范圍內實現(xiàn)壓力或流量的平衡，但運行時功率負荷仍處于波動中，有時處于功 率負荷不受溫度控制狀態(tài)。
系統(tǒng)運行在部份負荷狀態(tài)特別是小部份負荷狀態(tài)時，目前所采用的動態(tài)平衡調節(jié)技術無 法直接控制系統(tǒng)的功率供給或實現(xiàn)功率的調度。
目前公知的還沒有一種通過直接功率計量進行溫度控制的裝置。
發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有的暖通空調水系統(tǒng)末端或區(qū)域的溫度控制精度低、水力系統(tǒng)失衡現(xiàn)狀中的 不足，提供一種通過直接功率計量進行溫度控制的多功能裝置，使所控制的末端或區(qū)域的功 率負荷變化只受溫度控制信號影響，而不受水壓、水溫、電動閥和熱交換設備工作特性曲線波動的影響。
本實用新型解決其技術問題采用的技術方案這種通過直接功率計量進行溫度控制的多 功能裝置，包括功率控制模塊、功率計量模塊和溫度控制模塊三部份主功能模塊；功率計量 模塊的輸入端通過導線分別與出水溫度傳感器、流量傳感器和進水溫度傳感器相連接，功率 計量模塊輸出端與功率控制模塊輸入端A相連接；溫度控制模塊輸出端與功率控制模塊輸入 端B連接；溫度控制模塊的輸入端通過導線與末端溫度傳感器相連接，功率控制模塊的輸出
端通過電動閥驅動器與電動閥閥體相連接。
所述的功率控制模塊通過網(wǎng)絡接口與上位機相連接。
所述的出水溫度傳感器和電動閥閥體安裝在暖通空調水系統(tǒng)末端的末端出水管道上；所 述的流量傳感器和進水溫度傳感器安裝在末端進水管道上。
溫度控制模塊通過測量溫度與設定值比較，經過內置算法運算產生一功率模擬量輸出值 至功率控制模塊輸入端B;功率計量模塊通過采集供回水溫度和流速參數(shù)信號，將經過計算 的熱冷功率模擬量值輸出至功率控制模塊輸入端A;功率控制模塊通過將功率計量信號輸入
端A與動態(tài)功率設定值輸入端B不斷比較，經過按設定的控制算法如P、 PI、 PID等運算，同 時不斷輸出一調節(jié)模擬量信號給電動閥風閥、水閥或蒸汽閥，控制電動閥風閥、水閥或蒸汽 閥的開度變量連續(xù)可調，使末端或區(qū)域的功率動態(tài)可調，從而使溫度保持在需要的范圍內。 在溫度控制末端或區(qū)域輸出功率時，通過直接功率計量及功率控制，具有理想的功率調節(jié)特 性，實現(xiàn)其與水壓、水溫、電動閥和熱交換設備工作特性曲線無關的功能特性。
本實用新型有益的效果是本實用新型適用于暖通空調水系統(tǒng)，使得末端或區(qū)域的負荷
控制具有理想的線性或其它曲線特性功率調節(jié)特性，能解決電動閥和熱交換設備工作特性曲 線不理想及水溫、水壓波動對調節(jié)精度的影響，從而使溫度控制更精確，同時還能實現(xiàn)控制 點的多參數(shù)的動態(tài)調控，方便實施能源管理，應用時其節(jié)能效果明顯。使用本裝置，溫度控 制參數(shù)合理、直接、準確，制造成本不高，對配套的電動閥要求簡單，功能多樣，方便實施 能源管理，應用時其節(jié)能效果明顯。
圖1是本實用新型實施例中的結構示意圖
圖2是本實用新型實施例中的工作原理和流程圖。
附圖標記說明附圖中l(wèi).電動閥驅動器，2.電動閥閥體，3.出水溫度傳感器，4.流量傳感器， 5.進水溫度傳感器，6.功率計量模塊，7.功率控制模塊，8,溫度控制模塊，9.電線，10.末 端溫度傳感器，11.暖通空調水系統(tǒng)末端，12.末端進水管道，13.末端出水管道，14.網(wǎng)絡 接口， 15.上位機。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖1中給出了一種通過直接功率計量進行溫度控制的多功能裝置實施例的結構示意圖， 包括電動閥驅動器l，電動閥閥體2組成。所述電動閥可以是電動座閥、電動蝶閥、電動球 閥等電動閥門。這種通過直接功率計量進行溫度控制的多功能裝置，包括功率控制模塊7、 功率計量模塊6和溫度控制模塊8三部份主功能模塊；出水溫度傳感器3安裝在暖通空調水 系統(tǒng)末端的11末端出水管道13上，流量傳感器4和進水溫度傳感器5安裝在末端進水管道 12上。
功率計量模塊6的輸入端通過導線9分別與出水溫度傳感器3、流量傳感器4和進水溫 度傳感器5相連接，功率計量模塊6輸出端與功率控制模塊7輸入端A相連接。流量傳感器 4發(fā)出流量流速信號，出水溫度傳感器3和進水溫度傳感器5給出表示溫度的模擬信號，功 率計量模塊6采集來自三路傳感器的信號，利用積算公式算出熱交換系統(tǒng)實時實際獲得的熱 冷功率。功率計量模塊6可采用如熱量計、冷熱量表、又稱熱能表、能量計、空調熱能表產 品中具有輸出功率參數(shù)功能的積分儀部份集成。
溫度控制模塊8輸出端與功率控制模塊7輸入端B連接，溫度控制模塊8的輸入端通過 導線9與末端溫度傳感器10相連接。溫度傳感器10把檢測到的溫度信號傳送至溫度控制模 塊8的輸入端，溫度控制模塊8將溫度傳感器10的溫度信號與溫度控制模塊的溫度設定值 不斷比較，經過按設定的控制算法如P、 PI、 PTD等運算，同時不斷輸出一功率模擬量信號 給功率控制模塊7。
功率控制模塊7的輸出端通過電動閥驅動器1與電動閥閥體2相連接，功率控制模塊7 通過網(wǎng)絡接口 14與上位機15相連接。功率計量模塊6的功率計量信號傳送至功率控制模塊 7的輸入端A。功率控制模塊將輸入端B的信號作為設定值，由功率控制模塊7將功率計量 模塊的功率計量信號輸入端A與功率設定值輸入端B不斷動態(tài)比較，經過按設定的控制算法 如P、 PI、 PID等運算，同時不斷輸出一調節(jié)模擬量信號給電動閥驅動器1，控制電動閥閥 體2開度變量連續(xù)可調，使末端或區(qū)域的功率動態(tài)可調，從而使溫度傳感器10處的溫度保 持在需要的范圍。功率控制模塊7可通過裝置內的選擇設定輸入端B與功率設定值的對應曲 線特性，如線性或其它曲線特性；該選擇功能也可設于溫度控制模塊8內。功率控制模塊7 的控制算法中加入實時設定和調整控制點參數(shù)限值及邏輯算法，如功率、能量、流速、流量、 溫度等參數(shù)，通過不斷輸出的調節(jié)模擬量信號給電動闊，實現(xiàn)各末端或區(qū)域所需參數(shù)的動態(tài) 平衡。
參看圖2，本實用新型基本工作原理如下
①當功率控制模塊7的輸入端B信號維持不變時，即功率設定值不變時，表示末端或區(qū) 域的功率調節(jié)值已處于平衡狀態(tài)，這時電動閥的流量改變只需要滿足功率的平衡狀態(tài)。這時不管水溫、水量、水壓如何變化，通過功率控制模塊7的調節(jié)作用，能始終將末端或區(qū)域的 功率維持在使溫度傳感器10處溫度達到平衡狀態(tài)所需的功率值。
② 當功率控制模塊7的輸入端B信號變化時，表示末端或區(qū)域的功率調節(jié)值還沒有達到 平衡狀態(tài)，這時電動閥的流量還沒有達到滿足所需功率的平衡狀態(tài)。這時功率控制模塊7的 輸入信號設定值改變，通過按設定的控制算法如P、 PI、 PID等運算，功率控制模塊7的輸出 信號改變，電動閥處的流量改變，末端或區(qū)域的功率調節(jié)值也隨之改變，直到末端或區(qū)域的 功率調節(jié)值達到平衡狀態(tài)所需的功率時為止。這時溫度控制模塊8的溫度控制達到平衡狀態(tài)， 功率控制模塊7的輸入信號維持不變，多功能裝置進入①所述的控制模式。
③ 在①所述的控制模式下，水壓、水溫、電動閥和熱交換設備工作特性曲線波動變化時， 功率計量模塊的功率輸出值發(fā)生變化，通過功率控制模塊7的動態(tài)運算及電動閥調節(jié)作用下， 能始終將末端或區(qū)域的功率維持在溫度控制模塊8控制溫度達到平衡狀態(tài)所需的功率值。
本實用新型裝置可配網(wǎng)絡接口，通過網(wǎng)絡與系統(tǒng)上位機通信，實現(xiàn)所測控多參數(shù)的監(jiān)控； 通過上位機的設定控制各點或區(qū)域的加權值，達到更便捷的實現(xiàn)多區(qū)域或多末端的控制參數(shù) 的動態(tài)平衡。
網(wǎng)絡通訊可采用M-BUS或RS485網(wǎng)絡。
本實用新型裝置各模塊和網(wǎng)絡接口可實現(xiàn)一體或分體式設計制造，安裝時可裝設于流量 傳感器4或電動閥驅動器1的殼內或殼外，也可置于合適位置的箱柜內。
上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非限定本實用新型的實施范圍即凡依本 實用新型內容所作的均等變化與修飾，都為本實用新型權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權利要求1.一種通過直接功率計量進行溫度控制的多功能裝置，其特征是包括功率控制模塊(7)、功率計量模塊(6)和溫度控制模塊(8)三部份主功能模塊；功率計量模塊(6)的輸入端通過導線(9)分別與出水溫度傳感器(3)、流量傳感器(4)和進水溫度傳感器(5)相連接，功率計量模塊(6)輸出端與功率控制模塊(7)輸入端A相連接；溫度控制模塊(8)輸出端與功率控制模塊(7)輸入端B連接；溫度控制模塊(8)的輸入端通過導線(9)與末端溫度傳感器(10)相連接，功率控制模塊(7)的輸出端通過電動閥驅動器(1)與電動閥閥體(2)相連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的通過直接功率計量進行溫度控制的多功能裝置，其特征 是所述的功率控制模塊(7)通過網(wǎng)絡接口 (14)與上位機(15)相連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的通過直接功率計量進行溫度控制的多功能裝置，其特征 是所述的出水溫度傳感器(3)和電動閥閥體(2)安裝在暖通空調水系統(tǒng)末端(11)的 末端出水管道(13)上。
4. 根據(jù)權利要求1所述的通過直接功率計量進行溫度控制的多功能裝置，其特征 是所述的流量傳感器(4)和進水溫度傳感器(5)安裝在末端進水管道(12)上。
專利摘要本實用新型是涉及一種通過直接功率計量進行溫度控制的多功能裝置，包括功率控制模塊、功率計量模塊和溫度控制模塊三部份主功能模塊；功率計量模塊的輸入端通過導線分別與出水溫度傳感器、流量傳感器和進水溫度傳感器相連接，功率計量模塊輸出端與功率控制模塊輸入端A相連接；溫度控制模塊輸出端與功率控制模塊輸入端B連接；溫度控制模塊的輸入端通過導線與末端溫度傳感器相連接，功率控制模塊的輸出端通過電動閥驅動器與電動閥閥體相連接。本實用新型有益的效果是本實用新型適用于暖通空調水系統(tǒng)，溫度控制參數(shù)合理、直接、準確，制造成本不高，對配套的電動閥要求簡單，功能多樣，方便實施能源管理，應用時其節(jié)能效果明顯。
文檔編號G05D23/20GK201373504SQ200820171220
公開日2009年12月30日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權日2008年12月25日
發(fā)明者劉友金, 張?zhí)鹛?申請人:劉友金