一种基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法及系统与流程

本发明涉及流体输送，具体涉及一种基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法及系统。

背景技术：

1、在管路系统内的主要元件，例如管道、阀门等不变的情况下，管道内的阻力曲线是一条基于流量变化的抛物线，也就是说，流动时阻力随着流量的增大而迅速增大。因此，在实际输送过程中，在阀门处的阻力骤变更为明显，流速越大，相应地，阀门处的阻力也更是明显增大，由此产生的一个直接问题就是流体输送时间和效率的不可估或不可控，例如，流速为y时，输送既定流体的时间为t，那么在需要加快输送效率，将流速升高为ny时，主观上所需的时间大致为t/n，但是实际上由于流速越大阻力越大，最终所花费的时间往往远大于t/n，造成输配控制效率预估困难。

技术实现思路

1、本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法及系统，解决了现有技术中，在阀门处难以直观而灵活地掌控流体输配效率，不能控制流速增大而带来的阻力增加的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法，包括以下步骤，

3、将流速检测器安装在阀门的流入端所在的管道上，流速检测器检测管道上的流体流速，并且，流速检测器安装在一段朝下弯曲的弯管段的底端处；流体开始进入到所述弯管段的过程中，先从与弯管段出口一侧连接的一根水平支管排出流体，且当水平支管有流体放出以后，所述流体的流速才被记录；

4、弯管段的出口端连接有水平的一根出水管段，所述出水管位于所述水平支管的上方，当所述水平支管有流体放出时，立即关闭水平支管，让流体转而流入到所述出水管段内；

5、水平出水管段上还连接有阻力调节器，所述阻力调节器通过控制器控制，能根据所述流速检测器的检测值，调节出水管段内对流体流动的阻力，阻力调节器的出口连接有需要控制的阀门，若是流速增大，则阻力调节器降低对流经的流体的阻力，若是流速增大，则提高对流经流体的阻力。

6、具体而言，本发明中所采用的流速检测器可以为流速传感器。此外也可是采用计算方式进行检测，比如，所采用的流速检测器检测流速的原理为，先计量在t时间段内流经的流量k，而流速v=k/t。

7、当弯管段的管孔直径小于50mm时，t取15-18秒，当弯管段的管孔直径大于50mm而小于100mm时，t取12-14秒，当弯管段的管孔直径大于100mm而小于200mm时，t取9-12秒，当弯管段的管孔直径大于200mm而不超过350mm时，t取3-6秒。

8、所采用的阻力调节器通过改变自身流道路径的形式进行阻力调节，当需要提高阻力时，流道路径弯曲度增加，当需要降低阻力时，流道路径弯曲度减小；所述流道路径是流入阀门的唯一路径。

9、流道路径为波浪形，且流道的路径在变化时，其本身的横截面不发生变化，或者变化率不超过5%。

10、与此同时，本发明还基于以上方法，提出一种基于流量变化的阀门阻力自适应控制系统，包括流速检测器、弯管段、水平支管和控制器、阻力调节器，其中，所述弯管段呈u型，其两端弯曲而水平延伸，所述流速检测器安装在所述弯管段的底部中央，所述控制器与一个驱动元件连接，通过驱动元件控制阻力调节器的移动。

11、阻力调节器包括双头螺纹管、外壳、弹性流道件，双头螺纹管两端分别螺纹密封地连接在与弯管段相连的管道上，以及所述外壳上，外壳内轴向地安装有所述弹性流道件，弹性流道件具有弹性且内部中空，其侧壁具有轴向贯通的横截面为环形的流道，流道的中部朝外隆起而弯曲呈拱桥形，形成供流体流经的所述流道路径；所述双头螺纹管的端部旋入外壳的端部后，能够挤压所述弹性流道件的端部，并使其流道的隆起部进一步拱起；

12、所述驱动元件包括电机，电机驱动所述双头螺纹管外固定套接的齿轮而转动，所述电机与所述控制器相连。

13、阻力调节器包括连接在所述弯管段和阀门之间的一段s型管道，s型管道的出口端滑动配合地安装有弧形伸缩管，弧形伸缩管的出口端伸入到与阀门入口相接的一个槽体内，以朝槽体内提供流体；所述弧形伸缩管由液压杆驱动而实现伸缩，所述液压杆与所述控制器相连。

14、基于以上结构，本发明中的流速检测器包括流量检测仪，所述流量检测仪包括呈环形阵列布置在转轴侧壁的若干页板，流量检测仪安装在所述弯管段底部的一个柱形的容纳腔内，转轴位于容纳腔的中央，转轴顶部固接有码盘，码盘上内嵌有一圈磁极，码盘的边缘上方设有一个磁性传感器，磁性传感器与磁极正对时进行一次计数。

15、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明可以实现在流速明显变化的情况下，可以灵活调整流体流经阀门时的阻力，将其与阀门连为一体，大大削弱阻力随着流量的增大而迅速增大的不利影响，可以在主要元器件不变的情况下，通过自动化的调节，使阻力相对保持稳定或缓慢变化，自适应的优化控制，可以提升整个输配系统的效率，使得输送控制节奏可以初步估算和控制。

技术特征：

1.一种基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法，其特征在于：所采用的流速检测器(3)为流速传感器。

3.根据权利要求1所述的基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法，其特征在于：所采用的流速检测器(3)检测流速的原理为，先计量在t时间段内流经的流量k，而流速v=k/t。

4.根据权利要求3所述的基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法，其特征在于：当弯管段(2)的管孔直径小于50mm时，t取15-18秒，当弯管段(2)的管孔直径大于50mm而小于100mm时，t取12-14秒，当弯管段(2)的管孔直径大于100mm而小于200mm时，t取9-12秒，当弯管段(2)的管孔直径大于200mm而不超过350mm时，t取3-6秒。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法，其特征在于：所采用的阻力调节器(4)通过改变自身流道路径(14)的形式进行阻力调节，当需要提高阻力时，流道路径(14)弯曲度增加，当需要降低阻力时，流道路径(14)弯曲度减小；所述流道路径(14)是流入阀门(1)的唯一路径。

6.根据权利要求5所述的基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法，其特征在于：流道路径(14)为波浪形，且流道的路径在变化时，其本身的横截面不发生变化，或者变化率不超过5%。

7.一种基于流量变化的阀门阻力自适应控制系统，其特征在于，包括流速检测器(3)、弯管段(2)、水平支管(16)和控制器、阻力调节器(4)，其中，所述弯管段(2)呈u型，其两端弯曲而水平延伸，所述流速检测器(3)安装在所述弯管段(2)的底部中央，所述控制器与一个驱动元件连接，通过驱动元件控制阻力调节器(4)的移动。

8.根据权利要求7所述的基于流量变化的阀门阻力自适应控制系统，其特征在于：所述阻力调节器(4)包括双头螺纹管(6)、外壳(13)、弹性流道件(5)，双头螺纹管(6)两端分别螺纹密封地连接在与弯管段(2)相连的管道上，以及所述外壳(13)上，外壳(13)内轴向地安装有所述弹性流道件(5)，弹性流道件(5)具有弹性且内部中空，其侧壁具有轴向贯通的横截面为环形的流道，流道的中部朝外隆起而弯曲呈拱桥形，形成供流体流经的所述流道路径(14)；所述双头螺纹管(6)的端部旋入外壳(13)的端部后，能够挤压所述弹性流道件(5)的端部，并使其流道的隆起部(501)进一步拱起；

9.根据权利要求7所述的基于流量变化的阀门阻力自适应控制系统，其特征在于：所述阻力调节器(4)包括连接在所述弯管段(2)和阀门(1)之间的一段s型管道，s型管道的出口端滑动配合地安装有弧形伸缩管(7)，弧形伸缩管(7)的出口端伸入到与阀门(1)入口相接的一个槽体(8)内，以朝槽体(8)内提供流体；所述弧形伸缩管(7)由液压杆(15)驱动而实现伸缩，所述液压杆(15)与所述控制器相连。

10.根据权利要求7-9任一项所述的基于流量变化的阀门阻力自适应控制系统，其特征在于：所述流速检测器(3)包括流量检测仪，所述流量检测仪包括呈环形阵列布置在转轴(9)侧壁的若干页板(10)，流量检测仪安装在所述弯管段(2)底部的一个柱形的容纳腔内，转轴(9)位于容纳腔的中央，转轴(9)顶部固接有码盘(11)，码盘(11)上内嵌有一圈磁极，码盘(11)的边缘上方设有一个磁性传感器(12)，磁性传感器(12)与磁极正对时进行一次计数。

技术总结
本发明公开了一种基于流量变化的阀门阻力自适应控制优化方法，流速检测器检测管道上的流体流速，流速检测器安装在一段朝下弯曲的弯管段的底端处；流体先从与弯管段出口一侧连接的一根水平支管排出流体，且当水平支管有流体放出以后，流体的流速才被记录；弯管段的出口端连接有水平的一根出水管段，出水管位于水平支管的上方，当水平支管有流体放出时，立即关闭水平支管，让流体转而流入到出水管段内；水平出水管段上还连接有阻力调节器，阻力调节器通过控制器控制，流速增大，阻力调节器降低对流经的流体的阻力，流速增而提高对阻力。本发明可以简单有效地实现阀门处流体阻力的调节。

技术研发人员：刘建永,侯艳妮,邢清标
受保护的技术使用者：北京煦联得节能科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15