具有远程位置流量重置的先进阀门致动器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及阀门和阀门致动器，并且更具体地涉及被配置为受到电子控制 的阀门和阀门致动器。
【背景技术】
[0002] 很多类型的商业和工业系统包含经由流体控制系统来供应液体的过程，流体控制 系统可以包括各种各样的泵组件和控制阀门。这些流体控制系统包括但不限于发电站、化 学制造操作、食物和饮料加工、液化气供应和处理、水供应和处理、加热、通风和空调（HVAC) 系统等中使用的那些系统。改进用于这些流体控制系统的各种部件的控制机制可以减少能 量使用并且提高这些系统的效率。
[0003] 例如，利用常规流体控制系统，控制阀门可以具有能够被本地设定但不能从远程 位置进行调整的最大流量设定。此外，很多常规流体控制系统无法适当地操纵包含两管道 转换加热/冷却水系统、季节转换以及与建筑物的离心式冷却器和凝汽锅炉或者与建筑物 管理系统（BMS)的能量同步的HVAC控制应用。在美国专利公开文本No. 2010/0142535中 公开了使用通信网络实施的建筑物管理系统，通过引用将其教导和公开内容并入本文。
[0004] 本发明的实施例表示对现有技术关于流体控制系统及其控制方面的进步。根据本 文中提供的对本发明的描述，本发明的这些和其它优点以及额外的发明特征将变得显而易 见。
【发明内容】
[0005] 在一个方面中，本发明的实施例提供了流体控制阀门和致动器组件，其包括被配 置为控制进入HVAC盘管中的液体的流量的阀门、以及阀门致动器，阀门致动器被配置为控 制阀门的打开和闭合，并且还被配置为提供通过阀门的液体的最大流率和最小流率。在特 定实施例中，阀门致动器具有通信模块，其被配置为促进通过网络与阀门致动器通信，并且 还被配置为允许对通过阀门的流量进行远程监测，以及对阀门致动器进行远程控制。
[0006] 在特定实施例中，通信模块被配置为通过串行通信总线与建筑物管理系统（BMS) 通信。阀门致动器以可保持的方式存储来自BMS的信号，从而允许阀门致动器在失去与BMS 的通信的情况下正确地工作。此外，阀门致动器被配置为使其操作可以与BMS、以及与建筑 物的机械加热、冷却和泵系统同步，以提高建筑物的HVAC系统的能量效率。
[0007] 在某些实施例中，最小流率和最大流率可以被本地或远程调整。此外，经由通过阀 门致动器调节阀门塞位置来保持最大流率，其中，最大流率用来限制通过阀门和HVAC盘管 的液体的流率，从而有足够的时间发生从液体到HVAC盘管的热传递。最大流率可以被本地 或远程调整，以节省两管道水温转换系统中的能量，或者补偿管道和盘管退化。替代地，最 大流率可以被本地或远程调整，以促进与冷却器和锅炉的能量同步，或者防止盘管溢出并 保持有能效的温差。
[0008] 在本发明的实施例中，经由通过阀门致动器调节阀门塞位置来保持最小流率，其 中，最小流率用来在使能耗降最小化的同时防止HVAC盘管中的液体发生冻结，并且在某些 实施例中，最小流率可以用于通过在建筑物的包括冷却器和锅炉的机械装备上保持最小负 载来减少设备的能量使用，以允许在最高效的操作水平上进行操作。在替代的实施例中，最 小流率用来保持跨阀门入口和出口的最小温差。
[0009] 在至少一个实施例中，阀门致动器还包括温度传感器、流率计、入口和出口压力传 感器以及塞位置传感器，并且可以本地或远程访问来自温度传感器、流率计、入口和出口压 力传感器以及塞位置传感器的数据。
[0010] 在另一个实施例中，阀门致动器还包括被配置为判断流经阀门的液体是否有可能 发生汽蚀的抗汽蚀模块。抗汽蚀模块在水温、阀门入口压力和阀门出口压力的基础上判断 将发生汽蚀的可能性。并且，抗汽蚀模块可以被配置为在液体为水还是水-防冻剂混合物 的基础上修改其对将发生汽蚀的可能性的判断。
[0011] 在实施例中，阀门致动器包括被配置为将有关阀门和致动器组件的操作的诊断信 息提供至远程位置的诊断模块。诊断模块提供与预定时间段内的汽蚀发生次数、以及冻结 状况发生次数有关的诊断信息。此外，阀门致动器可以被配置为以可保持的方式存储诊断 信息。
[0012] 在特定实施例中，阀门致动器具有多个可调整的操作参数，这些参数的值控制阀 门致动器的操作。此外，多个可调整的操作参数可以被本地或远程调整。
[0013] 在结合附图参考以下【具体实施方式】时，本发明的其它方面、目标和优点将变得显 而易见。
【附图说明】
[0014] 包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的几个方面，并且 与文字描述一起用来解释本发明的原理。在附图中：
[0015] 图1是具有水盘管冻结保护的现有技术HVAC阀门构造的示意图；
[0016] 图2是针对开环水系统的现有技术HVAC阀门和盘管位置的示意图；
[0017] 图3是针对阀门位于盘管的返回侧的闭环水系统的现有技术HVAC阀门和盘管位 置的示意图；
[0018] 图4是针对阀门位于盘管的供应侧的闭环水系统的现有技术HVAC阀门和盘管位 置的示意图；
[0019] 图5A和5B是根据本发明的实施例构造的HVAC系统以及集成阀门和致动器组件 的示意性方框图；
[0020] 图6是根据本发明的实施例的示出用于集成阀门和致动器组件的可调整设定的 方框图；
[0021] 图7是包含在集成封装中的新技术设计的物理图；
[0022] 图8是根据本发明的实施例的显示闭合的阀门塞的示意图；
[0023] 图9是根据本发明的实施例的用于压力有关控制的打开的阀门塞的示意图；
[0024] 图10是根据本发明的实施例的用于压力无关控制的打开的阀门塞的示意图；以 及
[0025] 图11是根据本发明的实施例的汽蚀区域水温关系的图解说明；
[0026] 图12是显示现有技术系统的典型的独立流量控制操作的图解说明；以及
[0027] 图13是显示根据本发明的实施例构造的系统的独立流量控制操作的图解说明。
[0028]尽管将结合某些优选实施例描述本发明，但是并不是要将本发明限制于这些实施 例。相反，旨在涵盖包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有替代方案、 修改和等同方案。
【具体实施方式】
[0029] 下文描述的实施例中的大部分示出了HVAC应用中可以如何采用本发明的各方 面。然而，本文包含的任何内容都并不是要使本发明限制于HVAC应用。本领域技术人员将 认识到，如上所暗示的，本发明的方面在各种商业和工业环境中具有适用性，各种商业和工 业环境包括但不限于发电、化学制造、食品和饮料加工、液化气供应和处理、水供应和处理 等。此外，申请人注意到，尽管下文描述的附图中的一些对HVAC系统具有特定的适用性，但 是其它附图示出了具有跨越一定范围的流体控制系统的适用性的实施例。
[0030] 图1-4是显示现有技术中提供的HVAC系统的各种实施例的示意图。例如，图1是 显示常规HVAC系统110的示意图，常规HVAC系统110需要多个设备来获得所需的水阀门控 制和水盘管冻结保护。用于来自泵和管道系统的水供应60的热水和冷水源通常位于房间 51的外面，并且通常是由能够被交替连接在源内的一个或多个锅炉或冷却器（未示出）组 成的集中式供应。阀门62调节来自泵和管道系统的水供应60的热水和冷水的流量，用于 房间51的加热和/或冷却。阀门62通常受到弹簧回位阀门致动器56的机械驱动，弹簧回 位阀门致动器56根据由室温控制器54提供的控制信号而被操作连接。在典型实施例中， 室温控制器54接收来自室温传感器52的温度感测信号，并将其与房间设定点设备53提供 的期望的室温设定点进行比较，房间设定点设备53可以例如是电位计或小键盘。
[0031]在所示实施例中，弹簧回位阀门致动器56根据从室温控制器54接收的比例控制 信号进行操作，以将阀门62从完全闭合自动设置为完全打开，以保持由房间设定点设备53 提供的期望的房间设定点。通过使空气经过具有适当量的热水或冷水的水盘管63来控制 房间51的气温，以在水盘管63的温度与房间51的温度之间提供必要的温差，从而朝向期 望的房间设定点设备53来驱动房间51的温度。水盘管63使用由中央锅炉和冷却器系统 提供的热水或冷水，例如，由来自泵和管道系统的水供应60输送的热水或冷水。通常，每个 房间具有其自己的管道系统。在期望以加热模式操作系统时，来自泵和管道系统的水供应 60例如从锅炉提供热水，并且在期望以冷却模式操作系统时，来自泵和管道系统的水供应 60例如从冷却器提供冷水。
[0032] 室外空气通风入口 68和室外空气通风风门67用于向房间提供新鲜空气。由室外 空气通风风门控制器65控制新鲜空气的量，室外空气通风风门控制器65机械设置室外空 气通风风门致动器66的位置。存在很多常用的风门致动器控制方法。就所有方法而言，存