一种往复机械装置自洁控制器及方法与流程

本发明属于机械驱动控制领域，涉及一种往复机械装置自洁控制器及方法。

背景技术：

往复机械装置内通常与阀门、机械臂连接，并与之形成一体的往复机械装置水阀、电动风阀、电动气阀、电动推杆、电动机械臂等。往复机械装置内有驱动电机、减速齿轮、限位开关等，电机与外部控制器连接，能根据控制器的信号，执行对应的动作行程，从而实现阀门的不同开度，推杆和机械臂的不同位移量。

往复机械装置还可采用除电以外的如压缩气体、液压油等其他动力驱动，例如应用在防火环境下的气动调节阀、液压伸缩杆。

往复机械装置作为流体介质控制的常用部件，如阀门，其工作环境往往较差，如电动风阀、电动阀，在阀门工作一段时间后，阀体内运动部件往往因介质中的灰尘、水垢、泥垢污染，造成关闭不严，或不能打开，从而使阀门控制失效。

还有一类往复机械装置，如电动或液压推杆，在推杆伸出后，表面容易吸附灰尘污染，使推杆驱动力增大。

在使用中因污染引起失效的问题，显然不是厂家的责任，只能由用户自己拆开维修或更换，必然给用户带来人工和材料的损失。这也似乎成为大家司空见惯，视而不见的问题。

以电动阀为例分析：

1、使用环境分析：例如电动阀，入口虽装有介质过滤器，但只能过滤清除介质中颗粒较大的杂质，无法过滤介质细微的杂质。

另外，电动阀在使用中，经常会长时间保持在某一状态，如全开100％，全关0％，或处于中间某一开度，当电动阀长时间保持某一位置，阀门介质中的细微杂质会慢慢堆积在阀芯，使阀芯运动受阻，这也是新阀门往往没问题，而使用一段时间才出问题的关键原因。

2、对象分析

1)电动阀：作为阀门生产厂家只关注往复机械装置本身质量，如耐压性能、往复机械装置电子原件可靠性、阀体结构强度等等；但质量再好的阀门，也无法应对累积的污垢，所以阀门厂家根本不会把此问题列入其产品质量问题。

2)控制器：往复机械装置与受控制器控制，控制器一般都是根据系统对介质需求量来，来控制往复机械装置的打开或关闭，或开度，控制器和驱动阀一般都只服务于整个介质的输送系统，至于介质里面的杂质，属于运行管理用户自己的问题，控制器的厂家也不会考虑因介质杂质导致往复机械装置卡死或关不严的问题。

3)用户：除了介质进行清洗处理以外，也只能维修或更换往复机械装置；但实际情况往往十分复杂，要彻底将介质绝对清洁几乎时不可能的！因此用户也只是被动处理部门，也无法解决根本问题。

从上述分析可知，各对象都是各负其责，每个对象都没有、也不可能从整体上和根本上分析解决问题。因此，有必要设计一种全新的往复机械装置自洁控制器和方法，在不增加硬件的基础上，既能减少往复机械装置的故障率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种往复机械装置自洁控制器及方法，该往复机械装置自洁控制器及方法不用拆开往复机械装置，易于实施，能提高往复机械装置的可靠性。

发明的技术解决方案如下：

一种往复机械装置的自洁方法，在控制中心(如与服务器相连的电脑等，或控制室的中控计算机)或控制终端(如安装在往复机械装置附件的现场控制器)上设置触发往复机械装置自洁的条件；其中控制中心或控制终端与往复机械装置连接，控制往复机械装置自洁的动作，也能控制往复机械装置处于正常工作(非自洁工作状态)时的打开或关闭。

所述往复机械装置常见为电动阀门类，包括阀体和执行器，一般为来回旋转运动，如电动阀、风阀往复机械装置、电动气阀，可通过控制器控制阀门的开关动作。

还有电动推杆类，一般为往复直线运动，可通过控制器控制推杆伸缩长度。

当所述条件满足后，触发往复机械装置自洁动作；

所述条件是指往复机械装置的开度持续n天处于100％或0％；

或所述条件是指持续n天处于在0-100％之间的某一固定位置，或持续n天开度不足100％。实际应用中的很多场所，往复机械装置往往不需要全部打开，只是部分开启，例如：

开度在0-70％之间，在此阶段往复机械装置由于经常来回调节运动，必然灵活，而且一发生故障，用户也会立即处理，故障率较低。

而对于不常用的70-100％开度位置，用户也很少关注，时间一长，70-100％的位置常常会堆积大量介质中的、灰尘、水垢、泥垢等杂质；倘若此时再需要再全部打开，若不拆开往复机械装置清洗，运动部件往往就容易在70-100％的位置会卡住。

其中往复机械装置开度全开为100％，往复机械装置全关闭为0％；n为大于1的整数或小数。

若n设为15天，则每隔15天自动循环触发一次自洁动作，让阀门从0％到100％往返数次；

或者所述条件是指到达预设的时间点，如每月1号12点触发一次自洁动作；

或者所述条件是指往复机械装置工作一段时间结束后，处于不工作的某一时间点触发，如每天下午6点设备停机后触发一次自洁动作；

通过这种有周期性的往复机械装置自洁动作，能极大提高往复机械装置的可靠性。

进一步，所述往复机械装置自洁动作，是指往复机械装置的开度从全开的100％减小到全关闭的0％，或从全关闭的0％增加到全开的100％为一次切换，被切换偶数次后，再恢复到原状态。短时间内反复让往复机械装置全开和全闭，让往复机械装置在整个行程内的上下或旋转运动，自动清除往复机械装置运动部位的污垢，防止往复机械装置长时间静止不动，污垢在运动部位表面慢慢沉积过多，而使运动部位卡死或增加阻力；同时让往复机械装置内部，如弹簧、橡胶件等机械零件，不会因长时间处于关闭、打开或中间位置，而产生僵化，保持其灵活性。

进一步，当往复机械装置为电动阀或风阀执行器时，自清洁同时启动系统中的循环水泵或风机。如倘若水泵作短时运行不会对系统造成其他不利影响，而通过水流冲洗电动阀的阀芯，会起到更好的自洁效果。此在阀芯反复开关的同时，让水在阀芯处流动，可以更快的冲刷掉阀芯处的污垢。

进一步，所述往复机械装置自清洁动作，包含柔性动作。现有控制器控制往复机械装置都是直接通电一步到位，一旦运动部位有异物，往往会直接卡死，导致往复机械装置内电机烧坏。控制中心或控制终端驱动往复机械装置采用柔性动作；既可打开和关闭都采用柔性动作，也可只有打开采用柔性动作，或只有关闭采用柔性动作。

很多采用往复机械装置的场所，其控制介质的惯性较大，例如空调中的电动调节水阀，阀门十几秒的变化对空气温度影响几乎可以忽略；同时电动调节水阀不同于瞬间动作的电磁阀，开关动作时间一般有十几秒，这为实现柔性动作提供了可能。

所述的柔性动作指往复机械装置驱动信号采用正反渐进式，当控制中心或控制终端驱动往复机械装置打开时，先给往复机械装置打开信号，让其运动部件正向运动一段位置，再给往复机械装置关闭信号，让运动部件反向运动一段位置，重复若干次，每次反向运动位置要小于正向运动位置，再全部打开往复机械装置，其中正向和反向运动中间可稍停顿；反之亦然。

如往复机械装置处于关闭状态，目标开度为70％，先打开30％，停止1秒，再关闭到20％，再停1秒，再打开到50％，停止1秒，再关闭到40％，再停1秒，最后打开到70％。该方式主要适用于运动部件正反运动的往复机械装置。

或者所述的柔性动作指往复机械装置驱动信号采用脉冲渐进式，当往复机械装置由关到开时，先给往复机械装置一个打开信号脉冲，再中断打开信号，之后再先给往复机械装置一个打开信号脉冲，重复若干次，最后到往复机械装置目标位置；反之亦然。

如往复机械装置处于关闭状态，目标开度为70％，先打开30％，停止1秒，再打开到50％，停止1秒，最后打开到70％。该方式主要适用于断电弹簧复位的往复机械装置，断电后弹簧推动往复机械装置关闭复位的往复机械装置。这样通过送电正向运动，断电弹簧推动反向运动，实现往复机械装置在动作过程中柔性动作。

柔性动作，目的就是通过往复机械装置来回移动，使附着在运动部件表面，或卡在运动部件处的杂质变得松动，防止一下卡死，结合如介质如水、空气、油的流动，将松动的杂质冲走，使运动部位变得灵活。

进一步，所述往复机械装置的动作，只有往复机械装置的驱动电流超过设定电流，才采用柔性动作。

进一步，当整个系统有数量众多的往复机械装置时，为避免各往复机械装置同时动作造成对系统造成干扰，如管路流量突变，在触发时间上增加随机参数s，即在预设触发时间到达后再延时s时间才触发往复机械装置的自洁动作。具体的，随机参数为s1和s2，若往复机械装置自洁前处于关闭状态，即在预设触发时间到达后再延时s1时间才触发往复机械装置的自洁动作，若往复机械装置自洁前处于打开状态，即在预设触发时间到达后再延时s2时间才触发往复机械装置的自洁动作。

进一步，通过控制中心或控制终端设定所述条件的参数。

进一步，控制终端上设有网络接口，控制终端通过网络接口接入到互联网，通过电脑远程控制所述的控制终端实现参数设置。

关于往复机械装置自洁的补充说明：

1).n天保持关闭状态后，自动打开t1秒，再关闭t2秒，重复m次，之后恢复到原关闭状态；

2).n天保持打开状态后，自动关闭t1秒，再打开t2秒，重复m次，之后恢复到原打开状态。

但倘若往复机械装置应用在某些特殊情况，往复机械装置自洁会影响到安装往复机械装置系统的安全运行，可以增加一道安全保护的连锁程序，只有该连锁程序允许时才触发自洁。

进一步，所述往复机械装置自洁控制器为温控面板，此时往复机械装置为电动阀。电动阀的控制功能通常都集合在温控面板上，通过电动阀的开关来控制温度，因此往复机械装置自洁控制器的形态可以是一种温控面板，可以实现温控功能，包括控制模块、显示屏和输出和输入模块；显示屏、输出和输入模块均与控制模块相连；输入模块用于输入指令或参数；输出模块设有用于控制风机和阀门的输出端子，并与风机盘管的风机连接，可以控制风机启停及转速，并能设置和检测室内温度，并通过电动阀的开关控制室内温度。通过在温控面板内设置所述的自洁方法的程序，实现电动阀自动清洁。

进一步，除了电动阀自清洁时采用柔性开关方式以外，在温控面板运行制冷或制热模式时，也电动阀也可采用柔性动作。

进一步，在温控面板内设置电动阀驱动电流检测装置，在温控面板运行制冷或制热模式时，只有电动阀的驱动电流超过设定电流，才采用柔性动作。

如电动阀应用在风机盘管上，由于室内空气温度惯性大，电动阀增加十几秒的动作时间丝毫不会影响空调效果。

有益效果：

本发明的往复机械装置自洁控制器及方法，具有以下特点：

通常往复机械装置在应用中都有驱动控制器，本发明就是在现有控制器硬件基础上，通过在控制器内增加自洁程序，自动周期性打开和关闭往复机械装置，通过往复机械装置的运动，不用拆开就自动清除掉往复机械装置运动部件表面污物，使其表面不会因长时间静止不动，在其形成坚硬的沉积物，保持其灵活性，从而降低往复机械装置的故障率！

本发明创造性在于：

不仅能跳出往复机械装置本身，还跳出其常规应用模式，从设备运行到维护管理，综合多方因素考虑问题，更难得的是同时能利用现有资源，在不增加任何人工和材料成本基础上解决往复机械装置容易卡死的历史难题！

附图说明

图1为温控面板的结构示意图；

图2为温控面板与风机盘管和电动阀连接示意图。

标号说明：20-开关键、33-模式键、22-风速键、23-增加键、24-减小键，32-风速图标、34-室内温度图标、35-设定温度图标、36-日期时间图标，31-电动阀图标。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

往复机械装置控制终端为温控面板，往复机械装置为电动阀，与温控面板连接。

实施例1：

参见如图1和图2，电动阀控制终端为一种风机盘管的温控面板，包括显示屏、操作按键和输出板，其中显示屏可显示运行模式33图标，包括制冷、制热和送风模式和风速图标32，以及室内温度34、设定温度35、日期时间和电动阀的图标；其中操作按键包括开关机键20、模式键21、风速键22、增加键23、减小键24。通过模式键21可让温控面板分别处于制冷、制热和送风模式。

输出模块与风机盘管的电动阀和风机电气连接，其中电动阀包括其内部的阀芯，并与风机盘管通过水管连接；电气连接包括输出模块与电动阀和风机直接连接，由输出直接驱动电动阀和风机；还包括输出模块通过信号线路与电动阀和风机的驱动模块连接，此时输出模块不直接驱动电动阀和风机，如酒店客房的温控面板就是采用这种方式。

进一步所述操作按键和显示屏可采用一体化的触摸液晶显示屏。

电动阀自洁维护功能指采用周期性的时间程序打开和关闭电动阀，通过阀芯自身的运动，清除掉阀芯表面污物，防止因电动阀长时间静止不动，在阀芯表面形成坚硬的沉积物，保持阀芯灵活。

温控面板检测电动阀连续n天处于关闭或打开状态，自动开关电动阀m次，之后按此规律重复循环。如中央空调系统中，电动阀在春秋季节连续数月都处于关闭状态，若n设为15天，则每隔15天自动启动一次。

或者，时间到达设置的时间点，由温控面板立即自动打开和关闭电动阀m次。如每月1号12点自动启动，此时不论空调末端是否在运行，都启动电动阀的自洁动作；由于自洁动作时间很短，即使空调末端在运行，对室内空调影响几乎可以忽略。

或者所述的条件是指电动阀正常工作一段时间结束后，处于不工作的某一时间点启动，如每天下午6点，空调末运行结束关机后，启动电动阀的自洁动作。

电动阀自洁维护功能的参数设定可通过温控面板上的任意按键组合操作进入，进入之后通过增加键23、减小键24和其他键可设置持续时间n天、开关次数m、自洁时间点，以及锁定的最高和最低温度值。

进一步，可通过温控面板上的任意三个按键组合操作进入参数设定，例如：在开机状态下，五秒钟内连续按模式键21三次以上，再同时按下模式键21和增加键23即可进入。

进一步，可通过温控面板上的任意两个按键组合操作进入参数设定，例如，同时按住模式键21和增加键23五秒进入；或同时按住风速键22和增加键23五秒进入；或连续按模式键21四次，再连续按风速键22四次进入，或其他与之类似的按键组合。

进一步，可通过温控面板上的任意一个按键持续按一段时间(即长按)进入，例如，持续按住模式键21六秒，进入；或持续按住风速键22六秒，进入电动阀自洁维护功能，或其他与之类似的按键操作方法。

电动阀自洁维护功能为管理者操作使用，普通空调使用者不需要使用，通过上述各种方式的组合按键操作，既避免普通空调使用者随意进入温度锁定功能，又不会增加日常空调使用操作的复杂性。

进入电动阀自洁维护功能的参数设定后，原设定温度符号区35显示值为持续天数n，原室内温度符号区34显示值为电动阀开关次数m；按模式键21，天数n闪动，通过增加键23、减小键24修改，通过风速键22确认；再按模式键21，开关次数m闪动，通过增加键23、减小键24修改，通过风速键22确认；再次按开关机键20，退出参数设置。

进一步，所述温控面板通过开关机键退出后，温控面板可以自动记忆管理者所设电动阀持续时间n和开关次数m并能持续保存，也不会因断电而丢失。

进一步，所述电动阀自洁维护功能中增加一个随机时间参数s，在温控面板检测电动阀连续n天+s处于关闭或打开状态后，由温控面板再打开和关闭电动阀m次，所述随机时间s单位为分钟、小时或天。这样在某些特定的中央空调系统中，可以避免空调系统内数千个电动阀在某一时间点一下同时打开，对管道水系统引起冲击。

进一步，所述电动阀自洁维护功能的参数设定也可以通过温控面板的网络接口，用电脑远程设置。

所述时间程序再增加一个随机参数s1，所述随机参数s1单位为分钟、小时或天；在温控面板检测电动阀持续n天+s1处于关闭后，由温控面板打开和关闭电动阀m次，之后按此规律重复循环；或当温控面板的时间到达设置的时间点再延迟s1后，检测电动阀处于关闭状态，由温控面板立即自动打开和关闭电动阀m次。

所述时间程序再增加一个随机参数s2，所述随机参数s2单位为分钟、小时或天；在温控面板检测电动阀持续n天+s2处于打开状态后，由温控面板关闭和打开电动阀m次，之后按此规律重复循环；当温控面板的时间到达设置的时间点再延迟s2后，检测电动阀处于打开状态，由温控面板立即自动关闭和打开电动阀m次。

进一步，所述电动阀自洁维护功能的参数设定也可以通过温控面板配置的红外线或无线接口，用遥控器设置。

实施例2：

与实施例1的区别在于，在温控面板已有功能基础之上，增加电动阀柔性动作功能。

温控面板驱动电动阀的开关动作中包含柔性开关方式，电动阀的动作除了常规的直接开关以外，还有柔性开关方式；即电动阀的打开采用柔性方式开启，或电动阀的关闭采用柔性方式关闭，或电动阀的打开和关闭都采用柔性方式；或电动阀工作的每次动作都采用柔性开关方式，或只在电动阀特定的部分动作采用柔性开关方式。电动阀不同于电磁阀，开关动作时间一般有十几秒，这为实现柔性开关通过了可能。其中柔性动作有以下两种驱动信号方式：

1)驱动信号采用正反渐进式，先给电动阀打开信号，先发出t1秒打开信号，让阀芯正向运动一段位置，再给电动阀关闭信号t2秒，阀芯反向运动一段位置，重复h1次，每次反向运动位置要小于正向运动位置，再全部打开电动阀，其中正向和反向运动中间可稍停顿停止t3秒；反之亦然。

如阀门动作时间为10秒，先发出5秒打开信号，停止1秒，再发出2秒关闭信号，再停1秒，再发出5秒打开信号，停止1秒，再发出2秒关闭信号，再停1秒，最后发出4-6秒打开信号，阀门全开。反之亦然；该方式主要适用于阀芯正反运动的电动阀。

2)驱动信号采用脉冲式，当电动阀由关到开时，先给电动阀一个打开信号脉冲t4秒，再中断t5秒打开信号，之后再先给电动阀一个t6秒打开信号脉冲，重复h2次，到电动阀全部打开，反之亦然。

如阀门动作时间为10秒，先发出3秒打开信号，停止1秒，再发出3秒打开信号，停止1秒，最后发出4-6秒打开信号，阀门全开。反之亦然。

该方式主要适用于通电时阀芯打开，断电后弹簧推动阀芯关闭复位的电动阀。这样通过送电正向运动，断电弹簧推动反向运动，实现阀芯在打开过程中柔性打开。

柔性开关方式，目的就是通过阀芯来回移动，使附着在阀芯表面，或卡在阀芯处的杂质变得松动，防止一下卡死，结合管道水的流动，将松动的杂质冲走，使阀芯变得灵活。

另外还可设定柔性动作的触发条件，如在输入模块设电动阀驱动电流检测电路，在电动阀动作时，只有驱动电流超过设定电流，才触发采用柔性开关方式。

或当电动阀持续n天保持打开或关闭状态；n为大于1的整数或小数；或者指到达预设的时间点，触发柔性动作。

柔性开关方式中的重复次数h1、h2、正反动作时间t1-3、脉冲时间t4-6等，可通过输入模块设置，也可直接固化在控制模块内。

电动阀柔性动作参数设定可通过温控面板上的任意按键组合操作进入参数设定，进入之后通过增加键23、减小键24和其他键可设置重复次数h1、h2、正反动作时间t1-3、脉冲时间t4-6等值。

进一步，可通过温控面板上的任意三个按键组合操作进入参数设定，例如：在开机状态下，五秒钟内连续按模式键21三次以上，再同时按下模式键21和增加键23即可进入。

进一步，可通过温控面板上的任意两个按键组合操作进入参数设定，例如，同时按住模式键21和增加键23五秒进入；或同时按住风速键22和增加键23五秒进入；或连续按模式键21四次，再连续按风速键22四次进入，或其他与之类似的按键组合。

进一步，可通过温控面板上的任意一个按键持续按一段时间(即长按)进入，例如，持续按住模式键21六秒，进入；或持续按住风速键22六秒进入，或其他与之类似的按键操作方法。

电动阀柔性动作设置功能为管理者操作使用，普通空调使用者不需要使用，通过上述各种方式的组合按键操作，既避免普通空调使用者随意进入，又不会增加日常空调使用操作的复杂性。

进入电动阀柔性参数设定后，原设定温度符号区35显示值为时间参数t1-6的显示区n，原室内温度符号区34显示值为电动阀动作次数h1-h2的显示区；按模式键21，时间参数闪动，通过增加键23、减小键24修改，通过风速键22确认，再按风速键22切换时间参数；再按模式键21，次数参数闪动，通过增加键23、减小键24修改，通过风速键22确认，再按风速键22切换时间参数；再次按开关机键20，退出电动阀参数设置。

当温控面板设有网络接口，可通过电脑远程设定上述参数。

实施例3，与实施例1的区别是，所述温控面板不仅可以用于风机盘管还可用于风柜，如吊顶新风机、吊顶风柜。

实施例4，与实施例1的区别是，所述温控面板分别连接有冷水电动阀和热水电动阀，如应用于四管制的风机盘管，均采用上述相同的自洁方式。

实施例5，与实施例1的区别是，温控面板的驱动电动阀的开关动作中包含上述柔性开关方式，或同时温控面板还具有上述电动阀自洁维护和柔性开关方式两种功能。

进一步，所述电动阀的阀体为二通阀，或三通阀；阀芯为球阀、截止阀或闸阀。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动、变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均属于本发明的保护范围。