一种具有能量监控的调节阀执行器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有能量监控的调节阀执行器，可以流量精确控制，达到流量平衡，以及能耗监控功能，同时，具有远传功能的电动调节阀。可以适用于中央控制水系统和采暖系统等，同时要求控制流量和要求流量平衡，以及计费功能的节能降耗的系统中。该专利不仅具有控制功能，如进行水流量大小精确调节，远程开关功能等；水流量调节后，可以保持水流量的平衡；并且进行供回水温度检测，能耗计算。所有流量值，供回水温度值，能耗消耗，阀门开度等参数，都可以远传到上位机软件中，用户可以随时查看和控制本产品的流量和能耗，还可以远传关闭欠费的每一个末端设备。缴费后，可以远程自动恢复。
【专利说明】
一种具有能量监控的调节阀执行器
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种具有能量监控的调节阀执行器。
【背景技术】
[0002]现行中央空调、楼宇自控或采暖系统中，第一部分:水系统的控制(包括流量控制和流量平衡)；第二部分:能耗计量两部分。都是完全分离的。第一部分的水系统控制部分，只能起到控制作用，自身不能计量，不能检测温度和计量能耗。第二部分能耗计费系统，只能做到用多少，计量多少，不能控制水系统的能耗，不能控制流量，不能控制开度，不能控制开或关。没有控制功能。这两个系统各自独立，各自分开。这2个分离系统，不能起到节能降耗的作用。这2个系统用在一个项目，一个小区时，只能起到独立控制和计量的作用。没有末端基础数据，不能实现大数据的统一监管，也就不能实现真正闭环节能控制。
[0003]第一部分的水系统控制部分，目前市场现有水系统的调节阀，主要有:①法兰或螺纹连接，控制精度一般都大于3%，电源为24VAC，控制信号:0-10VDC/4-20mA(模拟信号)，反馈信号:0-10VDC/4-20mA (模拟信号)，控制方式为BA系统控制或比例积分控制器本地控制的比例积分调节座阀。②法兰或螺纹连接，控制精度一般都大于3%，电源为24VAC，控制信号:0-10VDC/4-20mA(模拟信号)，反馈信号:0-10VDC/4-20mA(模拟信号)，控制方式为BA系统控制或比例积分控制器本地控制的比例积分调节球阀或蝶阀。③部分类别产品的阀体带有压差式平衡结构。都是基于控制流量，阀门开度或流量平衡的功能特征。
[0004]第二部分的能耗计费系统，主要有叶轮式热量表，超声波式热量表和电磁式热量表。当前市场上以超声波式热量表为主，都是通过检测检测供回水温度差，再通过超声波换能器为流量检测元件，再经过电路上处理和计算，得出流量值。最后，由微处理器进行换算得到能耗值。它仅仅是检测仪表，不具有控制功能。同时，超声波热量表的检测精度受到关键元器件超声波换能器质量影响很大。
[0005]所以对于需要能耗控制的系统来说，系统不仅仅是需要通过其他各种方法有效控制能耗，最有效的方式，必须是通过检测系统能耗，再经分析，最终再去控制末端设备，进行能耗控制，形成闭环系统。这才能实现真正的节能降耗。市场现有控制系统装置和能耗计量装置，都是均不能真正的节能降耗，只能起到计量和控制作用，以及不能实现远传联网控制。不能真正满足有效的节能降耗的需要。
【发明内容】
[0006]为了解决现有系统①流量不能平衡，末端设备随压差变化而改变;②流量控制不精确，误差大于3%;③能耗计量设备和控制控制设备各自独立，不融合的问题。本实用新型提供一种不仅仅能够精确控制流量和平衡流量，还能够检测供回水温度和检测计算能耗，同时，内部所有数据可供计算机系统实时远程采集的具有能量监控的调节阀执行器。
[0007]为了实行上述技术目的，本实用新型的技术方案是，
[0008]—种具有能量监控的调节阀执行器，包括驱动装置、控制电路、外壳和受控阀体，所述的控制电路连接通信连接驱动装置并控制驱动装置动作，驱动装置和控制电路安装于外壳内，并通过连接件来固定于受控阀体上；
[0009]所述的控制电路包括温度采样电路、反馈电路、单片机数字控制电路、通讯接口电路、电机控制电路和电源电路，所述的温度采样电路采集供回水温度并通信连接单片机数字控制电路，所述的反馈电路采集阀体动作位置并通信连接单片机数字控制电路，单片机数字控制电路通过通讯接口电路通信连接上位机系统，单片机数字控制电路通过电机控制电路控制驱动装置，电源电路为上述其他电路供电，温度采样电路、反馈电路、单片机数字控制电路、通讯接口电路、电机控制电路固定于控制板上，电源电路固定于电源板上；
[0010]所述的驱动装置包括作为动力源的电机和齿轮减速机构，所述的电机连接并驱动齿轮减速机构动作，齿轮减速机构连接受控阀体并驱动受控阀体动作。
[0011]所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，所述的温度采样电路包括温度传感器和温度采集电路，所述的温度传感器包括供水端温度传感器和回水温度传感器，所述的供水端温度传感器安装于中央空调系统的末端设备或集中供暖入户的供水端中，所述的回水温度传感器安装于中央空调系统的末端设备或集中供暖入户的回水端中，两个温度传感器的输出端均连接至温度采集电路，并将供回水温度信号经温度采集电路发送至单片机数字控制电路。
[0012]所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，所述的齿轮减速机构包括电机支撑板、支撑钢板、电机轴齿轮、至少一个双层减速传动齿轮、丝杆齿轮和丝杆，电机固定于电机支撑板上，电机的输出轴上固定有电机轴齿轮，双层减速传动齿轮转轴固定于电机支撑板和支撑钢板之间，电机轴齿轮通过双层减速传动齿轮驱动丝杆齿轮，丝杆齿轮设置于丝杆上并通过自转驱动丝杆直线运动。
[0013]所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，所述的电机为步进电机。
[0014]所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，所述的反馈电路包括用于标示丝杆零点位置的微动开关或行程开关。
[0015]所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，所述受控阀体为流量平衡阀阀体。
[0016]本实用新型的技术效果在于，执行器采用步进电机驱动，保证流量控制的高精确；阀体采用高压差范围的流量平衡阀体结构，保证流量平衡;采用高精度的PT1000温度传感器为温度采样器件。由微处理器分别处理和控制，再分析计算能耗。通过软件通讯协议，然后接收计算机系统发来的读取数据指令，将包含开度，温度值，流量值，能耗值等参数向计算机系统发送，计算机系统接收到数据，经分析处理后，将各种控制信号(包括整体系统需要节能处理的信号)，远程下传给本装置，本装置再进行功能控制和节能控制。从而流量控制，流量平衡和能耗控制的三位一体节能控制目的。
[0017]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的结构不意图；
[0019]图2为本实用新型外壳的构造爆炸图；
[0020]图3为本实用新型外壳的剖视构造图；
[0021]图4为本实用新型控制电路的布置图；
[0022]图5为本实用新型齿轮减速机构的构造图。
[0023]图6为本实用新型的电路原理图；
[0024]图7为本实用新型外壳和受控阀体的装配构造图。
[0025]其中I为外壳、2为花帽、3为受控阀体、4为供水端温度传感器、5为回水温度传感器、6为控制板、7为电源板、8为微动开关、9为丝杆、10为支撑钢板、11为第一双层减速传动齿轮、12为丝杆齿轮、13为电机支撑板、14为电机、15为第二双层减速传动齿轮、16为电机轴齿轮。
【具体实施方式】
[0026]参见图1，本实施例包括驱动装置、控制电路、外壳和受控阀体，控制电路连接通信连接驱动装置并控制驱动装置动作，驱动装置和控制电路安装于外壳内，并通过连接件来固定于受控阀体上，本实施例采用的连接件为花帽。
[0027]控制电路包括温度采样电路、反馈电路、单片机数字控制电路、通讯接口电路、电机控制电路、电源电路、控制板和电源板，温度采样电路采集供回水温度并通信连接单片机数字控制电路，反馈电路采集阀体动作位置并通信连接单片机数字控制电路，单片机数字控制电路通过通讯接口电路通信连接上位机系统，单片机数字控制电路通过电机控制电路控制驱动装置，电源电路为上述其他电路供电，温度采样电路、反馈电路、单片机数字控制电路、通讯接口电路、电机控制电路固定于控制板上，电源电路固定于电源板上。
[0028]驱动装置包括作为动力源的电机和齿轮减速机构，电机连接并驱动齿轮减速机构动作，齿轮减速机构连接受控阀体并驱动受控阀体动作。
[0029]温度采样电路包括温度传感器和温度采集电路，温度传感器包括供水端温度传感器和回水温度传感器，供水端温度传感器安装于中央空调系统的末端设备或集中供暖入户的供水端中，回水温度传感器安装于中央空调系统的末端设备或集中供暖入户的回水端中，两个温度传感器的输出端均连接至温度采集电路，并将供回水温度信号经温度采集电路发送至单片机数字控制电路。
[0030]齿轮减速机构包括电机支撑板、支撑钢板、电机轴齿轮、至少一个双层减速传动齿轮、丝杆齿轮和丝杆，电机固定于电机支撑板上，电机的输出轴上固定有电机轴齿轮，双层减速传动齿轮转轴固定于电机支撑板和支撑钢板之间，电机轴齿轮通过双层减速传动齿轮驱动丝杆齿轮，丝杆齿轮设置于丝杆上并通过自转驱动丝杆直线运动，本实施例采用了两个双层减速传动齿轮进行速度调整，即第一双层减速传动齿轮和第二双层减速传动齿轮。
[0031]为了准确的对电机移动量进行监控，电机为步进电机。
[0032]进一步的，反馈电路包括用于标示丝杆零点位置的微动开关或行程开关，在使用步进电机的情况下，即可在标示丝杆运动零点位置后，通过步进电机的移动情况，得知相应的阀体运动情况
[0033]本实施例的受控阀体为流量平衡阀阀体，当阀体两端压差发生变化时，由阀体底部的平衡装置，保证流量不发生变化。
[0034]本实用新型由步进电机作为驱动器，具有流量控制精确的特点，可以提供较好的控制效果。
[0035]电源部分由外部直接输入所需宽范围的直流或交流电压:6?36VDC/AC。通过2个支路，分别给电机和微处理器供电。其中一路经DC-DC降压和稳压滤波电路，作为供给步进电机的工作电源；另外一路同样经过通过DC-DC或三端稳压电路降压，再稳压滤波电路，或供给微处理器和网络接口芯片工作电源。
[0036]单片机数字控制电路是接收来自温度采样、通讯接口、位置检测机构等电路的信号，经软件处理后，输出到驱动器控制电路，控制步进电机的转动。通过由微处理器、电阻，电容、电感、按键、微动开关组成。达到控制步进电机的正转和反转，控制步进电机的行程、以及正转停止，反转停止的功能。再由多级减速机构减速，带动流量平衡阀体，进行流量大小的控制。
[0037]驱动控制电路是由驱动器控制集成芯片，以及外围的电阻、电容组成。接收来自单片机数字控制电路的信号后，直接驱动器步进电机转动。
[0038]温度采样电路用来采集现场的2路温度信号。由2路相同的温度采集电路组成，它由外部的PT10，或PT100，或PT1000的温度传感器、比较电路，电阻、电容组成。最后传送到单片机数字控制电路，由微处理器进行软件分析和处理。
[0039]通讯接口电路由电阻、电容和二极管组成半双工的通讯接口电路，连接到单片机数字控制电路的微处理器端口，再由微处理器进行收发命令和分析处理数据，处理后，一路输出到电机驱动控制电路，控制电机工作。另一路将处理结果和电机运行反馈结果，传输给网络接口模块，再有网络接口模块将结果上传给外部网络的上位机。
[0040]通讯接口电路接收上位机电脑系统的数据，发送到单片机控制电路的微处理器后，微处理器经过分析和计算，将步进电机的转动所需的方向信号，脉冲信号发送到电机控制电路，电机控制电路再准确地控制步进电机的转动。
[0041]步进电机固定在电机支撑板上，电机支撑板固定在执行器底壳上，步进电机轴端的电机轴齿轮带动第一双层减速传动齿轮和第二双层减速传动齿轮转动，然后带动丝杆齿轮转动，从而带动丝杆上下移动，以控制流量平衡阀阀体的阀杆上下移动，阀杆上下移动就使流量平衡阀阀体的开度变化，而阀体的开度变化，最终控制流量的变化。
[0042]本实施例的反馈由微动开关或行程开关用来检测丝杆的零点位置，再与步进电机的运动量反馈到单片机数字控制电路，微处理器就可以得到不同位置的阀门的开度和流量值。最后再由微处理器进行分析和处理。
[0043]本实用新型系统供电，采用外部直接输入所需的电压:6?36VDC/AC。
[0044]本实用新型具有流量精确控制以达到流量平衡，以及能耗监控的功能，同时，具有远传功能的电动调节阀。可以适用于中央控制水系统和采暖系统等，同时要求控制流量和要求流量平衡，以及计费功能的节能降耗的系统中。本实用新型不仅具有控制功能，如进行水流量大小精确调节，远程开关功能等;水流量调节后，可以保持水流量的平衡;并且进行供回水温度检测，能耗计算。所有流量值，供回水温度值，能耗消耗，阀门开度等参数，都可以远传到上位机软件中，用户可以随时查看和控制本产品的流量和能耗，还可以远传关闭欠费的每一个末端设备。缴费后，可以远程自动恢复。尤其适用于各种需要同时进行流量和能量监控的系统。根本上解决了以前能量控制和能量检测完全分离，不能真正有效节能控制的目的。由于该装置内部具有远传模块控制，可以每个末端设备能耗使用状况的数据，上传到计算机房，实现在计算机房所有用户的统一监视和控制，为实现宏观大数据，提供了坚实的数据基础和控制功能。
【主权项】
1.一种具有能量监控的调节阀执行器，其特征在于，包括驱动装置、控制电路、外壳和受控阀体，所述的控制电路连接通信连接驱动装置并控制驱动装置动作，驱动装置和控制电路安装于外壳内，并通过连接件来固定于受控阀体上； 所述的控制电路包括温度采样电路、反馈电路、单片机数字控制电路、通讯接口电路、电机控制电路、电源电路、控制板和电源板，所述的温度采样电路采集供回水温度并通信连接单片机数字控制电路，所述的反馈电路采集阀体动作位置并通信连接单片机数字控制电路，单片机数字控制电路通过通讯接口电路通信连接上位机系统，单片机数字控制电路通过电机控制电路控制驱动装置，电源电路为上述其他电路供电，温度采样电路、反馈电路、单片机数字控制电路、通讯接口电路、电机控制电路固定于控制板上，电源电路固定于电源板上； 所述的驱动装置包括作为动力源的电机和齿轮减速机构，所述的电机连接并驱动齿轮减速机构动作，齿轮减速机构连接受控阀体并驱动受控阀体动作。2.根据权利要求1所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，其特征在于，所述的温度采样电路包括温度传感器和温度采集电路，所述的温度传感器包括供水端温度传感器和回水温度传感器，所述的供水端温度传感器安装于中央空调系统的末端设备或集中供暖入户的供水端中，所述的回水温度传感器安装于中央空调系统的末端设备或集中供暖入户的回水端中，两个温度传感器的输出端均连接至温度采集电路，并将供回水温度信号经温度采集电路发送至单片机数字控制电路。3.根据权利要求1所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，其特征在于，所述的齿轮减速机构包括电机支撑板、支撑钢板、电机轴齿轮、至少一个双层减速传动齿轮、丝杆齿轮和丝杆，电机固定于电机支撑板上，电机的输出轴上固定有电机轴齿轮，双层减速传动齿轮转轴固定于电机支撑板和支撑钢板之间，电机轴齿轮通过双层减速传动齿轮驱动丝杆齿轮，丝杆齿轮设置于丝杆上并通过自转驱动丝杆直线运动。4.根据权利要求3所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，其特征在于，所述的电机为步进电机。5.根据权利要求4所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，其特征在于，所述的反馈电路包括用于标示丝杆零点位置的微动开关或行程开关。6.根据权利要求1所述的一种具有能量监控的调节阀执行器，其特征在于，所述受控阀体为流量平衡阀阀体。
【文档编号】F16K31/04GK205559933SQ201620212190
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月20日
【发明人】梁黎明
【申请人】长沙韦纳柏业机电设备有限公司