水供热二级网自动调控设备的制作方法

本实用新型涉及一种水供热二级网中自动调控温度的设备。

背景技术：

目前在供热系统中，二级管网的平衡主要依靠管网自身的设计和基于经验的手动调节。由此，供热系统二级管网难以达到平衡，尤其是在二级管网较长和供热区域地势波动较大的区域，常出现距离换热站较近的住户供暖过剩，而位于二级网末端的住户供暖不足、温度过低的情况，供热成本高。

并且，现有的供热系统在气温突变时也无法及时地调节，无法准确地满足用户对于供暖的需求。

技术实现要素：

本实用新型提出了一种水供热二级网自动调控设备，其目的在于：（1）解决供热不平衡和成本高的问题；（2）准确地满足用户的供暖需求。

本实用新型技术方案如下：

水供热二级网自动调控设备，包括阀控器和用于安装在管网中的电动阀；所述电动阀包括阀体以及安装在阀体上的阀芯，还包括驱动阀芯转动的电动机；

所述阀控器包括主芯片以及与主芯片分别相连接的电机控制芯片、通讯模块以及温度采集模块；

所述温度采集模块包括温度采集放大电路以及通过温度采集放大电路与主芯片相连接的、用于安装在电动阀所在管网中的温度传感器；

所述电机控制芯片通过电机控制电路与电动阀的电动机相连接；

所述主芯片还连接有角度传感器，所述角度传感器安装于电动阀的阀体上并与电动机的输出轴相连接以获取电动机输出轴相对于阀体的角度；

所述阀控器还包括与主芯片、电机控制芯片、通讯模块、温度采集模块分别相连接的电源装置，以及与电源装置相连接的无线扩展模块。

作为本实用新型的进一步改进：所述无线扩展模块为无线桥接器。

作为本实用新型的进一步改进：所述通讯模块包括有线通讯模块和无线通讯模块。

作为本实用新型的进一步改进：所述有线通讯模块为RS485通讯电路。

作为本实用新型的进一步改进：所述电动阀上还安装有用于锁定电动机输出轴位置的锁紧装置。

作为本实用新型的进一步改进：所述锁紧装置为电磁抱闸，所述电磁抱闸与电机控制电路相连接。

作为本实用新型的进一步改进：所述电动机通过蜗轮蜗杆机构驱动电动阀阀芯转动：电动机输出轴与蜗杆相连接，蜗轮安装在阀芯上，蜗杆与蜗轮相啮合。

相对于现有技术，本实用新型具有以下积极效果：（1）本实用新型包括电机控制芯片和温度采集模块，可根据管网中单元立管进回水温度调节流量，直至达到平衡状态，有效解决了供热不平衡和成本高的问题，并能够准确地满足用户的供暖需求；（2）阀控器中还设有通讯模块，能够实现电动阀的远程控制；（3）主芯片可通过角度传感器获取电动机输出轴的位置，实现闭环精确控制；（4）本实用新型还设有无线扩展模块，并由阀控器电源装置直接供电，不需要另接电源，能够通过桥接方式扩大无线覆盖面积，尤其适用于大面积的供热区域进行全覆盖的远距离无线控制；（5）还设有RS485通讯电路，可通过RS485通讯电路与上位控制系统相连接，通过有线通讯方式进行远程控制；（6）还设有锁紧装置，在达到供热平衡后，可通过锁紧装置锁定电动阀，一方面可保证官网的稳定运行，另一方面可防止用户私自调整；（7）断电情况下，可通过扳手手动调节阀芯至任意角度；（8）在使用蜗轮蜗杆机构调整阀芯的技术方案中，通过蜗轮蜗杆减速能实现对阀芯的精确调整，并且电动机停止转动后，利用蜗轮蜗杆的自锁特性，即使电动机没有在刹车状态下也无法通过手动方式私自调整阀芯位置。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：

如图1，一种水供热二级网自动调控设备，包括阀控器和用于安装在管网中的电动阀；所述电动阀包括阀体以及安装在阀体上的阀芯，还包括驱动阀芯转动的电动机3；

所述阀控器包括主芯片1以及与主芯片1分别相连接的电机控制芯片2、通讯模块以及温度采集模块；

所述主芯片1为STM32F103RCT6，该芯片拥有内置的ARM核心，与所有的ARM工具和软件兼容，并拥有64K或128K字节的内置闪存存储器，可用于存放程序和数据。该芯片支持三种低功耗模式，包括睡眠模式、停机模式和待机模式，这三种模式可以在要求低功耗、短启动时间和多种唤醒事件之间达到最佳的平衡：在睡眠模式中，只有CPU停止，所有外设处于工作状态并可在发生中断/事件时唤醒CPU；在停机模式中，在保持SRAM和寄存器内容不丢失的情况下，停机模式可以达到最低的电能消耗，停止所有内部1.8V部分的供电，PLL、HSI的RC振荡器和HSE晶体振荡器被关闭，调压器可以被置于普通模式或低功耗模式，该芯片可以通过任一配置成EXTI的信号把微控制器从停机模式中唤醒，EXTI信号可以是16个外部I/O口之一、PVD的输出、RTC闹钟或USB的唤醒信号；在待机模式下可以达到最低的电能消耗，内部的电压调压器被关闭，因此所有内部1.8V部分的供电被切断，PLL、HSI的RC振荡器和HSE晶体振荡器也被关闭，进入待机模式后，SRAM和寄存器的内容将消失，但后备寄存器的内容仍然保留，待机电路仍工作，从待机模式退出的条件是：NRST上的外部复位信号、IWDG复位、WKUP引脚上的一个上升边沿或RTC的闹钟到时。

所述温度采集模块包括温度采集放大电路6以及通过温度采集放大电路6与主芯片1相连接的、用于安装在电动阀所在管网中的温度传感器7；本设备包括两路三线制高精度PT100温度传感器7，分别检测所在管网段进水和回水的温度；

所述电机控制芯片2通过电机控制电路10与电动阀的电动机3相连接，以控制电动机3的运转；

所述主芯片1还连接有角度传感器，所述角度传感器安装于电动阀的阀体上并与电动机3的输出轴相连接以获取电动机3输出轴相对于阀体的角度；

所述阀控器还包括与主芯片1、电机控制芯片2、通讯模块、温度采集模块分别相连接的电源装置8，以及与电源装置8相连接的无线扩展模块，所述无线扩展模块为无线桥接器9，其具有中继桥接功能，能够扩宽无线覆盖范围，确保整个管网内均能够进行无线通讯。

所述通讯模块包括有线通讯模块4和无线通讯模块5，所述有线通讯模块4为RS485通讯电路，用于连接上位控制装置或其它仪表装置，上位控制装置通过RS485方式向阀控器发送控制指令，其它仪表装置也可通过RS485方式返回所获取的数据。所述无线通讯模块5通过无线通讯方式上位控制装置。通常情况下，有线和无线方式选择其一。

所述电动阀上还安装有用于锁定电动机3输出轴位置的锁紧装置，优选地，所述锁紧装置为电磁抱闸，所述电磁抱闸与电机控制电路10相连接。当电动机3转至所需角度后，锁紧装置刹紧输出轴，防止用户私自调节。

所述电动机3可以是直接与阀芯相连接，还可以是通过减速装置与阀芯相连接，减速装置优选为蜗轮蜗杆机构：电动机3输出轴与蜗杆相连接，蜗轮安装在阀芯上，蜗杆与蜗轮相啮合，一方面较大的减速比可实现精确控制，另一方面自锁特性可进一步避免用户私自调节阀芯位置。

本设备工作电源额定电压为220V，允许偏差-20％～+20％；频率为50Hz，允许偏差－6％～+2％。在非通信状态下，本装置消耗的视在功率不大于5VA、有功功率不大于3W。RS485上行接口传输速率为2400bps，下行接口传输速率为1200—19200bps，默认值为2400bps。

本设备中的接线端子均分为强电端子和弱电端子，二者分开排列，能够有效地绝缘隔离。强电出线端子的结构与截面为1.5～2.5mm²的引出线配合。装置在正常工作中可能被接触的金属部分连接到独立的保护接地端子上。接地端子上有清楚的接地符号，接地端子的截面积不小于20mm²。

本设备可实现二级网的远程调节、本地调节、进回水温差法自动调节、进回水平均温度法自动调节以及回水温度法自动调节。

远程调节：通过通讯模块连接远传采集设备或上位控制装置，可远程控制调节电动阀至任意角度，设置角度后可锁定电动阀，防止居民私自调节，影响全局供热。

本地调节：本地断电情况下，可使用特制扳手手动调节至任意角度，阀体本身设有显示装置可显示当前角度值。若采用了自锁装置或锁紧装置，在调节前可脱开电动机3与阀芯之间的连接。

进回水温差法自动调节：使用两路温度传感器7分别检测进回水的温度，设置进回水温差后，阀控器可根据进回水温度传感器7的温差，通过PID调节控制电动阀角度。

进回水平均温度法自动调节：使用两路温度传感器7分别检测进回水的温度，设置进回水平均温度后，阀控器根据进回水温度传感器7测量的进回水平均温度，通过PID调节控制电动阀角度。

回水温度法自动调节：使用温度传感器7检测回水的温度，设置回水温度后，阀控器根据回水温度传感器7测量的回水平均温度，通过PID调节控制电动阀角度。