[发明专利]用于减压阀的控制器和控制系统

说明书

本申请是中国申请号为200880009728.3、申请日为2008年1月24日、发明创造名称为“用于减压阀的控制器和控制系统”的发明专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于调节供应流体至消耗区域的减压阀的输出压力的控制器和控制系统。本发明部分地但不排它地涉及改变减压阀压力的先导阀的控制。

背景技术

在优选的实施例中，本发明涉及从高压主供应处供应水至用水区的水压的控制，并特别涉及独立计量分区(DMA)的水供应。然而，本发明也可用于其它循环系统，例如用于大工业中心。

主水配送系统的压力产生于水泵和/或水库、水塔或相似建筑中的水的重力压差。主动脉供应管道中的水压远大于生活、农业或工业需求用水的水压。通常，配送系统中，大量用户分布在一个区域，水供应是通过减压阀(PRV)从主供应网向所述区域提供的。通常，所述区域被定义为独立计量分区(DMA)。

一般来说，PRV的输出压力是固定的。尽管减压阀在设计上有多种变化，截止式气动隔膜阀就是英国的工业标准。一些PRV设计用来减小固定量的压力。另一些PRV符合改变阀门的位置的先导阀，因此不管输入压力和流速的大小，PRV自动提供一个固定的输出压力。所述固定的输出压力必须足够大以保证适当的压力贯穿DMA，特别是在最大预期流速下的情况下承受最大水头抑损的位置，这些位置可能是DMA中的最高点和/或距离PRV最远的点。一般来说，对于给定的PRV的输出压力，水压最小的点是临界点，而且一般是最高点和/或距离PRV最远的点。然而，可以理解在一个特殊的DMA中可能存在不止一个的临界点，并且所述临界点可能会变化。

这种设计方案的一个问题是在特定时间或者在DMA中的特定条件下，所述固定压力可能会高于保证在所述或每个临界点处的适当压力所必需的压力值。众所周知，在DMA中系统压力是与泄漏流速和爆裂速度有关系的。因此，如果输出压力低于保证临界点处于适当压力时的所需的固定压力，将减小泄漏或爆裂的危险。

已经有人提出PRV的输出压力应该是变化的，这样的压力能够应需求而变，因此降低DMA内部的平均压力，并且减少泄漏和爆裂的问题。灵活地控制压力的其它优点包括管道网疲劳的减少、用水区更持续供应压力的供应以及压力相关消耗的减少。

GB 2405957公开了由先导阀控制PRV的系统。压力反馈台包含产生水头抑损的闸阀，所述水头抑损在流经PRV时逐渐增加。水头抑损促使水流向包括文氏管的旁管。先导阀由文氏管中的压力控制。所述压力随流速的增大而减小，因此当流速增加时，引起先导阀增加PRV的输出压力。

已经有人提出先导阀应该利用控制器由电力控制。EP-0574241公开了一个根据由历史数据生成的压力-时间关系图改变PRV输出压力的系统。所述压力-时间调制系统基于需求随时间的变化是可预测的假设。EP-0574241还涉及一个可选的设计方案，其中输出压力是作为流速的函数而不是作为时间的函数来控制的。控制器的存储器包含了与压力和流速的相关数据，并且所需要的压力由流速测量值推得。采用这种设计方案，就不须使用压力-时间关系图调制。

发明内容

从一方面来看，本发明提供了一种用于调节供应水至用水区的减压阀的输出压力的控制器，其中，所述控制器包括用来接收由流速感应器测得的流经减压阀流向用水区的水的流速信号的流速输入端，以及适于根据流速信号提供流经减压阀流向用水区的水流流速的代表性数据的装置；控制器的输出端，用于提供信号以调节减压阀的输出压力；数据存储装置，用于存储代表流速与减压阀所需输出压力关系的参数，以在用水区临界点建立期望的最小水压；处理装置，所述处理装置配置成用于处理(i)流速的代表性数据和(ii)存储的参数，因此控制器输出端提供信号以引起调节减压阀，以提供对应流速的所需输出压力；其中，所述参数呈现水流速度与减压阀所需输出压力之间依赖时间的关系；所述控制器包括提供时间代表性数据的时钟；所述处理装置配置成用于访问时间的代表性数据以及所述存储的参数和流速的代表性数据，因此控制器输出端所提供的信号引起减压阀被调节以提供对应所述流速和时间的所需输出压力。