控制流体分配系统中的流量的制作方法

本公开涉及用于控制流体分配系统中的流量的设备、方法和系统。

背景技术：

流体分配系统可以向各种位置提供流体，并且可以在结构中用作加热和/或冷却系统。流体分配系统可以包括许多不同的装置，诸如锅炉、制冷机、冷却塔、和散热器，例如，以及其它装置。可以通过系统的各种导管（例如，管道、管、管线等）来连接此装置，该系统的各种导管可以包括阀。

以前的流体分配方法可能缺乏确定通过系统中各个点的流体流量的能力。因此，以前的方法可以通过使用复杂的阀来处理诸如阀撞击、颤动、和/或气穴的问题。除了增加了此阀的成本之外，先前的方法引起与增加的水头压力相关联的成本，从而出现比例阀、气穴、和/或其它系统问题。与先前的方法相关联的高压头分配系统，尤其是大结构中的高压头分配系统，转化成泵送流体所需的能量增加以及储存流体的成本更高。

例如，此外，以前的方法可能缺乏测量流量能量的能力。在缺乏此能力的情况下，用以前的方法可能难以管理能量使用和/或对能量使用进行货币化（例如，对能量使用进行计费）。

附图说明

图1示出了根据本公开的一个或者多个实施例的用于控制流体分配系统中的流量的设备。

图2示出了根据本公开的一个或者多个实施例的用于控制流体分配系统中的流量的系统。

图3示出了根据本公开的一个或者多个实施例的用于控制流体分配系统中的流量的另一系统。

图4示出了根据本公开的一个或者多个实施例的用于控制流体分配系统中的流量的方法。

具体实施方式

本文对用于控制流体分配系统中的流量的装置、方法、和系统进行了描述。例如，一个或者多个实施例包括构造为确定通过流体分配系统的导管的流体的流量的流量传感器、与导管相关联并且联接至致动器的阀、和连接至流量传感器和致动器的控制器。

根据本公开的实施例的流体分配可以将流体阀与流量传感器集成在一起。因此，关于各个阀处的流量的信息可以用于局部地控制阀（例如，通过打开和/或关闭阀）。进一步地，例如，此信息可以用于控制整个流体分配系统的各个方面，诸如水头压力、能量流量的水平、和/或打开和/或关闭（多个）阀的定时。

在本公开讨论流体时，其意图是，流体通常指液体。根据本公开的实施例的流体的示例包括能够引导通过导管的液体，诸如水（例如淡水、海水、重水等）、（多种）油、和/或（多种）醇（例如，丙二醇、乙二醇等）、以及这些和/或其它材料的溶液和/或混合物。然而，在各种实施例中，流体可以指气体（例如，蒸汽）和/或液体和气体的混合物。本公开的实施例不将导管（例如，管道、管、管线等）限制为特定类型、材料和/或形状。

然而，以前的方法由于泵能量的低效率使用和/或对系统装置（例如，热交换器上的非最佳温度下降）的非最佳操作而遭受能量损失，本公开的实施例可以使用，例如，变速泵，来实现高度灵活的控制系统。这种可变性可以按照，例如，类似于可变空气体积技术相较于恒定空气体积技术加热通风和空调（HVAC）系统所提供的改进的方式，来提供相较于以前的方法在能量效率、安装、和维护成本方面的改进（例如，大约32％）。

确定分配系统中的各个点处的流量能够允许本公开的实施例使用相较于先前的方法不那么复杂—并且因此不那么昂贵—的阀（例如，蝶阀或者全通径球阀（full bore ball valves），而非瓣阀和/或活塞阀）。例如，通过在空气流量和流体流量之间进行区分，本文的实施例可以警告系统气穴形成和/或当发现气穴时启动空气清除。可以将此实施例与先前的流体分配方法相对比，该先前的流体分配方法可以采用复杂的（例如，昂贵的）阀来对抗气穴。进一步地，根据本文的实施例的阀可以比先前的方法中的阀更大，由此减少对提高的水头压力的需要。

此外，本公开的实施例可以确定流体分配系统的总体健康状态并且发起预防性维护以解决各种问题。例如，本文的实施例可以通过降低其效率来确定流体分配系统的装置（例如，热交换器）的结垢。例如，可以响应于此确定来提供通知。

在下面的详细描述中，参照形成本详细描述的一部分的附图。该附图通过示出的方式示出了可以如何实践本公开的一个或者多个实施例。

对这些实施例进行了足够详细的描述以使本领域的普通技术人员能够实践本公开的一个或者多个实施例。要明白，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行过程改变。

如将了解的，可以添加、交换、组合、和/或移除在本文的各种实施例中示出的元件以提供本公开的若干附加实施例。附图中提供的元件的比例和相对刻度旨在示出本公开的实施例，并且不应该视为是限制性的。

本文的附图遵循编号惯例，其中，第一个数字或者前几个数字与附图编号对应，并且剩余的数字识别在该图中的元件或者部件。可以通过使用类似的数字来识别不同图之间的类似元件或者部件。

如本文使用的，“一个”或者“若干”某物可以指一个或者多个次事物。例如，“若干任务”可以指一个或者多个任务。

图1示出了根据本公开的一个或者多个实施例的用于控制流体分配系统中的流量的设备100。如先前讨论的，流体可以流动通过导管102（例如，导管102的一部分）。如在图1中示出的示例中示出的，流体按照箭头指示的向左方向在导管102内流动。

流量控制设备100可以包括流量传感器104。流量传感器104可以确定通过导管102的流体的流量。在一些实施例中，流量传感器104可以是，例如，电磁流量传感器（例如，洛伦兹力（Lorenz Force）和/或电磁流量计，以下称为“磁力计（magmeter）”），然而本公开的实施例不限于此；流量传感器104可以是构造为确定流量的各种传感器设计。

如本文提及的，确定流量可以包括感测、获取、测量、和/或量化流体移动（例如，大体积流体移动）。确定流量可以包括确定流过导管102的流体的速度（例如，流体在特定时间段内行进了特定距离）。可以连续地和/或按照特定间隔来确定流量。确定流量可以包括确定瞬时流量和/或确定在特定时间段内的平均流量。

在一些实施例中，流量传感器104可以是正位移流量计和/或压差计（例如，压差计的一部分）。在其它实施例中，传感器104可以是具有弹簧加载叶轮（例如，步进马达）的集成式流量感测/控制装置的一部分，该弹簧加载叶轮基于通过导管102的流量水平沿着导管102的纵向轴线在位置上变化。

在流量传感器104是磁力计的实施例中，其可以包括计量管，可以向该计量管施加磁场。磁场可以产生与垂直于磁通线的流速成比例的电势差。虽然在图1中示出了一个流量传感器，但是设备100可以包括多于一个流量传感器。在这种实施例中，设备100可以包括多个一种类型的流量传感器（例如，磁力计）和/或不同类型的传感器。

在一些实施例中，流量传感器104可以包括温度传感器105。在其它实施例中，温度传感器105可以独立于流量传感器104包括在设备100中和/或温度传感器105可以不包括在设备100中。温度传感器105可以确定构成流的流体的温度。例如，温度传感器105可以用于校准流量传感器104（例如，使用查找表）。

可以结合流量传感器104来使用温度传感器105以确定与流相关联的能量，因为此能量可以取决于流的速度和流的温度。然而用于控制流量的以前的方法可能缺乏测量能量的能力，根据本公开的实施例可以允许测量、管理能量使用和/或对能量使用进行货币化。

流量控制设备100可以包括阀106。该阀106可以与导管102相关联。即，阀106（例如，阀106的一部分）可以在导管102中和/或可以控制通过导管102的一部分的流量。如在图1中示出的，可以将阀106放置在流量传感器104的下游。如本文使用的，下游和/或上游可以指部件相对于流的方向的位置。

在一些实施例中，例如，阀106可以是蝶阀。在其它实施例中，阀106可以是球阀（例如，全通径球阀）。要明白，本公开的实施例不将阀106限制为特定类型的阀。进一步地，虽然在图1中示出了一个阀，但是设备100可以包括多于一个的阀。在此实施例中，设备100可以包括多个一种类型的阀（例如，蝶阀）和/或不同类型的阀。在一些实施例中，可以将阀106和流量传感器104集成在一起。即，阀106和流量传感器104可以是统一的（例如，单个）部件和/或包括在单个外壳中。在一些实施例中，这种外壳可以另外包括与阀106相关联的各种电子器件和/或马达（例如，致动器，诸如下面讨论的致动器108）。

虽然为了清楚起见在图1中未示出，但是设备100可以包括整流器。整流器可以将旋转最小化和/或移除来自流的干扰。整流器可以将流体中的非层流和/或涡流最小化。例如，可以将整流器定位在流量传感器104与阀106之间，然而本公开的实施例不限于设备100的此构造；例如，可以将整流器定位在相对于流量传感器104的上游。

流量控制设备100可以包括致动器108。该致动器108可以联接（例如，机械地联接和/或附接）至阀106，并且可以控制阀106的状态。该阀106的状态指的是阀的位置和/或定向。例如，致动器108可以是构造为致动阀106（例如，移动和/或改变阀106的状态）的马达。

例如，致动器108可以打开阀106（例如，使阀打开）和/或关闭阀106（例如，使阀关闭）。进一步地，致动器可以使阀106在“打开”和“关闭”之间的连续过程中处于各种状态。例如，可以相对于第二状态打开第一状态（例如，第一状态允许的流量比第二状态允许的流量更高）。相反，可以相对于第二状态关闭第一状态（例如，第一状态允许的流量比第二状态允许的流量更少）。本公开的实施例不将致动器108限制为特定类型。

流量控制设备100可以包括控制器110。如在图1中示出的，该控制器110可以连接（例如，通信地联接）至流量传感器104和致动器108（并且例如，如下面结合图2和图3讨论的，连接至计算装置）。例如，这种连接可以允许在流量传感器104、温度传感器105和控制器110之间以及在控制器110和致动器108之间的任何方向上发送信号和/或数据。例如，控制器110可以使致动器108致动，从而改变阀106的状态（例如，控制器110可致使阀106从第一状态致动到第二状态）。

根据本文的一个或者多个实施例的阀（例如，具有大尺寸的阀）可以是非线性阀。即，通过阀的流速与阀的不同状态（例如，打开程度）之间的关系可以是非线性的。控制器110可以贯穿其操作范围使这种阀线性化。

控制器110可以包括逻辑。如本文使用的，与存储在存储器中并且可由处理器执行的计算机可执行指令（例如，软件、固件等）相反，“逻辑”是用于执行本文描述的动作和/或功能等的替代或者附加处理资源，其包括硬件（例如，各种形式的晶体管逻辑、专用集成电路（ASIC）等）。

控制器110可以是和/或包括构造为执行代替逻辑或者除逻辑之外的指令的计算装置。这种计算装置可以类似于，例如，下面结合图2描述的计算装置214。

图2示出了根据本公开的一个或者多个实施例的用于控制流体分配系统中的流量的系统212。如在图2中示出的，系统212可以包括流体分配系统的多个流量控制设备。各个流量控制设备可以类似于，例如，先前结合图1描述的流体控制设备100。例如，系统212包括流量控制设备200-1、流量控制设备200-2、和流量控制设备200-N（有时统称为“流控制设备200-1、200-2、... 200-N”）。

如先前讨论的，多个流量控制设备200-1、200-2、...200-N中的每一个可以包括相应流量传感器，该相应传感器构造为确定通过流体分配系统的相应部分的流体的流量。确定相应流量的流体分配系统的相应部分可以是与特定流量控制设备相关联的导管202的一部分（例如，长度）。如所示，流量控制设备200-1、200-2、... 200-N分别包括流量传感器204-1、流量传感器204-2、和流量传感器204-N（有时统称为“流量传感器204-1、204-2、...204-N”）。

如先前讨论的，多个流量控制设备中的每一个可以包括与相应部分相关联的相应阀，该相应部分构造为控制通过相应部分的相应流量。如所示，流量控制设备200-1、200-2、... 200-N分别包括阀206-1、阀206-2、和阀206-N（有时统称为“阀206-1、206-2、...206-N”）。虽然在图2中未示出，但是多个流量控制设备中的每一个可以按照，例如，类似于先前结合图1讨论的流量控制设置100的方式，包括相应致动器和相应控制器。

虽然在图2中将流量控制设备200-1、200-2、... 200-N示出为由导管202的单个长度连接（例如，以连续拓扑结构），但是此例示不是限制性的；根据本公开的实施例可以包括各种阀、互连节点、泵、箱、流体源等。要明白，虽然出于清楚和例示的目的而未在本文中示出，但是预期到了液体循环系统的更复杂的定向、连接、和/或拓扑（例如，具有逆向返回的梯形连接性）。

如在图2中示出的，系统212可以包括流体分配系统的装置220。该装置220在流体分配系统装置中尤其地可以是，例如，锅炉、制冷机、冷却塔、散热器、风扇盘管单元、空气处理单元、和/或流体加热器。装置220可以是使用流体来执行若干任务（例如，提供冷却）和/或对流体执行若干任务（例如，加热流体）的装置。

同样如图2中所示，系统212可以包括计算装置214。虽然未进行示出，但是计算装置214可以连接（例如，有线或者无线通信地联接）至流量控制设备200-1、200-2、... 200-N和允许在计算设备214、流量控制设备200-1、200-2、...200-N与装置220之间的任何方向上发送信号和/或数据的装置220。

计算装置214可以包括存储器216和联接至存储器216的处理器218。存储器216可以是可以由处理器218访问以执行本公开的各种示例的任何类型的存储介质。例如，存储器216可以是非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质具有存储在其上的计算机可读指令（例如，计算机程序指令），该计算机可读指令可由处理器218执行以根据本公开的一个或者多个实施例来控制流体流量。

存储器216可以是易失性或者非易失性存储器。存储器216还可以是可移动（例如，便携式）存储器、或者不可移动（例如，内部的）存储器。例如，存储器216在存储器的类型中尤其可以是随机存取存储器（RAM）（例如，动态随机存取存储器（DRAM）和/或相变随机存取存储器（PCRAM））、只读存储器（ROM）（例如，电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）和/或光盘只读存储器（CD-ROM））、闪速存储器、激光盘、数字多功能盘（DVD）或者其它光盘存储装置、和/或诸如磁带盒、磁带、或者磁盘的磁介质。

进一步地，虽然将存储器216示出为位于计算装置220中，但是本公开的实施例不限于此。例如，存储器216还可以位于另一计算资源的内部（例如，使得能够通过互联网或者另一有线或者无线连接下载计算机可读指令）。

计算装置214可以从多个流量控制设备200-1、200-2、...200-N接收相应流量。在一些实施例中，可以在确定流量（例如，连续地、周期性地、和/或以特定的间隔）时接收流量。在其它实施例中，例如，可以分批接收流量。除了相应流量之外，计算装置214可以接收其它输入（例如，从结合图3描述的其它装置和/或传感器）。

计算装置214可以确定与装置220相关联的流量目标。例如，如果装置220是风扇盘管单元，那么其可以具有已知的运行参数。此参数尤其可以包括风扇速度、温度设定点、和/或环境温度等。装置214（和/或其它装置，诸如恒温器）可以向计算装置214传送若干参数并且计算装置214可以基于该参数来确定允许装置214操作所需的流量。可以将此流量称为流量目标。

该流量目标可以包括由装置214所请求和/或要求的流量，以针对给定的一组运行参数提供期望的功能。例如，已接收到特定风扇速度、特定设定点、和特定环境温度，计算装置214就可以确定与装置220相关联的流量目标。

提供流量目标可以包括改变通过流量控制设备200-1、200-2、...200-N中的一个或者多个的多个流量中的一个或者多个流量。改变（多个）流量可以包括改变流量控制设备200-1、200-2、...200-N中的一个或者多个的（多个）阀的状态。例如，如果与装置220相关联的流量目标大于当前正提供给装置220的流量，那么计算装置可以确定应该增加来自流量控制设备200-2的流量。因此，计算装置214可以使得阀206-2的状态发生改变（例如，打开）。例如，可以在特定时间段内按照增量来执行此改变，和/或此改变可以基于从流量设备200-2接收到的流量和与装置220相关联的流量目标之间的差异。

要明白，这种示例提供用于例示的目的，并且在复杂的流体分配系统中，计算装置214可以根据与多个装置相关联的流量目标来改变多个阀的状态。

图3示出了根据本公开的一个或者多个实施例的用于控制流体分配系统中的流量的另一系统312。系统312可以包括多个控制器，该多个控制器可以类似于先前结合图1讨论的控制器110。例如，如在图3中示出的，系统312包括控制器310-1、控制器310-2、和控制器310-3（有时统称为“控制器310-1、310-2、...310-N”）。例如，按照控制器110是流量控制设备100的一部分和/或与流量控制设备100相关联的方式，控制器310-1、310-2、...310-N中的每一个可以是相应流量控制设备的一部分和/或与相应流量控制设备相关联。

控制器310-1、310-2、...310-N可以连接（例如，有线或者无线通信地联接）至计算装置314，该计算装置314允许在控制器310-1、310-2、...310-N与计算装置314之间的任何方向上发送信号和/或数据。例如，计算装置314可以类似于先前结合图2描述的计算装置214。

系统312包括传感器324。例如，传感器324可以类似于先前讨论的一个或者多个传感器（例如，流量传感器104），然而本公开的实施例不限于此。在一些实施例中，传感器324可以是流量控制设备（例如，流量控制设备200-1、200-2、...200-N中的一个）的一部分。在其它实施例中，传感器可以独立于流量控制设备。

例如，控制器310-1（以及控制器310-2和/或310-N）可以包括构造为允许（多次）连接至多个传感器的多个端口。例如，传感器324可以包括流量传感器、温度传感器（例如，类似于先前结合图1描述的温度传感器105）、压力传感器等。进一步地，传感器324可以包括多于一个的此传感器、以及其它传感器和/或其组合。

系统312包括装置326。例如，装置326可以类似于装置220，虽然本文的实施例不限于此。例如，装置326可以包括不液体循环地连接（例如，不经由导管202连接）至流体分配系统的装置。例如，装置326可以是不使用流体来执行若干任务和/或不对流体执行任何任务（与装置220形成对比）的装置。

虽然可以不液体循环地连接装置326，但是可以将其与流体分配系统相关联和/或其可以是流体分配系统的一部分。即，例如，装置326可以是加热和/或冷却系统的一部分。在一些实施例中，装置326可以是恒温器。作为恒温器，装置326可以向计算装置314提供输入，即计算装置314可以用来确定流体分配系统的（多个）装置所需要和/或要求的（多个）流量。在各种实施例中，装置326可以是和/或包括传感器（例如，温度传感器、湿度传感器等）。

装置326不限于恒温器；相反，装置326可以是和/或包括未液体循环地连接至流体分配系统的各种装置（例如，风扇）。进一步地，装置326可以包括与其它系统相关联的装置，该其它系统可以与流体分配系统集成在一起。例如，装置326可以是占用系统的装置，该占用系统的装置可以根据房间是否占用来提供关于是否需要在房间中加热和/或冷却的输入。

图4示出了根据本公开的一个或者多个实施例的用于控制流体分配系统中的流量的方法428。可以，例如，由计算装置（诸如本文先前描述（例如，分别结合图2和3）的计算装置214和/或计算装置314）来执行方法428。

在框430中，方法428包括确定与流体分配系统的装置相关联的阈值流量目标。阈值流量目标可以是装置（例如，装置220、装置326、计算装置214、和/或计算装置314）所请求和/或要求的流量以针对给定的一组的运行参数提供期望的功能。阈值流量目标可以超过单个流量值。例如，阈值流量目标可以包括流量范围。

在框432中，方法428包括接收确定的通过流体分配系统的导管的流体的流量，该流量由流量传感器确定。例如，可以按照类似于先前讨论的方式来确定流量。例如，可以由流量控制设备的流量传感器来确定流量。

在框434中。方法428包括：响应于确定的流量超过阈值流量目标，使流体分配系统的阀从第一状态致动为第二状态。在一些实施例中，超过阈值流量目标可以包括确定的流量大于流量目标。在其它实施例中，超过阈值流量目标可以包括确定的流量小于流量目标。例如，如果与特定制冷机相关联的阈值流量目标是每分钟28至30加仑，那么每分钟25加仑的确定的流量超过了阈值流量目标。类似地，每分钟32加仑的确定的流量超过了阈值流量目标。

响应于确定的流量超过阈值流量目标，根据本公开的实施例可以使阀（例如，一个或者多个阀）从第一状态致动为第二状态。例如，如果确定的流量小于阈值流量目标，那么可以相对于第一状态打开第二状态（例如，比第一状态的打开更大）。在另一示例中，如果确定的流量大于阈值流量目标，那么可以相对于第一状态关闭第二状态（例如，比第一状态的关闭更大）。例如，可以基于确定的流量与阈值流量目标之间的差异来确定第一状态与第二状态之间的差异（例如，在第二状态下阀的位置）。

虽然在图4中未示出，但是方法428可以包括确定流量包括空气（例如，一个或者多个气穴）。在一些实施例中，超过阈值流量目标的确定的流量包括其中具有空气的确定的流量。在此实施例中，方法428可以包括从流体分配系统清除空气（例如，使用一个或者多个阀）。进一步地，虽然未示出，但是方法428可以包括：响应于确定的流量超过阈值流量目标，改变与流体分配系统相关联的泵的状态（例如，速度）。例如，可以基于确定的流量是否大于或者小于阈值流量目标来提高和/或降低泵速度。

此外，虽然未示出，但是方法428可以包括确定与流量（例如，通过至少一个流量控制设备的流量）相关联的温度（和/或接收由传感器确定的温度）。可以结合流量来使用该确定的温度以确定与流量相关联的能量。例如，该能量可以显示，和/或用于对能量进行货币化和/或发起一个或者多个控制功能，诸如本文描述的那些功能。

虽然本文已经对具体实施例进行了示出和描述，但是本领域的普通技术人员要了解，可以用计算成实现相同技术的任何布置来代替示出的具体实施例。本公开旨在覆盖本公开的各种实施例的任何和所有适应或者变化。

要明白，上述描述是按照例示的方式而不是限制的方式进行的。在查阅上述描述时，对于本领域技术人员而言，上述实施例的组合、和本文未具体描述的其它实施例将变得明显。

本公开的各种实施例的范围包括任何其它应用，其中使用上述结构和方法。因此，应该参照所附权利要求书，连同此权利要求书所赋予的等效物的全部范围，来确定本公开的各种实施例的范围。

在前面的具体实施方式中，出于使本公开一体化的目的，在附图中示出的示例实施例中，将各种特征组合在一起。本公开的方法不应解释为反映本公开的实施例需要比在各个权利要求中明确叙述的特征更多的特征的意图。

相反，如所附权利要求书反映的，本发明主题在于少于单个公开的实施例的所有特征。因此，所附权利要求书由此并入具体实施方式中，其中，各个权利要求自身作为单独的实施例。