[发明专利]一种可变输出压力减压阀闭环控制系统

说明书

本发明公开了一种可变输出压力减压阀闭环控制系统，包括减压阀，还包括流量传感器、压力传感器、伺服电机、数据贮存及信号转换模块、比较模块以及PID控制器。流量传感器串接在减压阀进口端，压力传感器安装在减压阀出口端，伺服电机安装在减压阀顶端。流量传感器与减压阀的实际输出流量接口连接，流量传感器与数据贮存及信号转换模块电连接，数据贮存及信号转换模块与比较模块电连接；压力传感器与减压阀的输出压力信号接口连接，压力传感器与比较模块电连接。比较模块与PID控制器电连接，PID控制器与伺服电机电连接。减压阀上设有压力调节机构，伺服电机的输出轴与压力调节机构连接。本发明利于维持管道系统正常使用寿命，降低维护成本。

技术领域

本发明涉及一种减压阀输出压力的控制系统，更具体地说，它涉及一种可变输出压力减压阀闭环控制系统。

背景技术

当室外给水管网向高层建筑物供水时，为了节约能源和不致使下层管道系统承受水压过高，往往采用分区给水方式，即将室外给水管网的高水压用减压阀减压后直接向低区供水，而高区由增压贮水设备供水，由于低区的高度都不低，因此用减压阀减压后的水压还是很高。供水总压计算公式为：H＝H₁+H₂+H₃+H₄+H₅，式中，

H₁——建筑物内给水引入管起点至最高配水点的几何高度；

H₂——计算管路沿程水头损失、局部水头损失之和；

H₃——水流经总水表和分户水表的水头损失，以及水流经过滤器、倒流防止器等阀门的水头损失；

H₄——计算管路最高最远配水点所需的流出水头；

H₅——打开倒流防止器等阀门所需的水压。

由于一天内用水量的波动很大，当用水高峰时，管道内水的流速很高，根据水力学计算公式，H₂、H₃与流速的平方成正比，所以最不利点的H_2max+H_3max＞＞H_2min+H_3min。为了确保最不利配水点在用水高峰的用水量，减压阀的输出压力必须满足H≥H₁+H_2max+H_3max+H₄+H₅。因为普通减压阀的结构能保证减压后的水压不受流量的大小而变化，从图3可见，普通减压阀的输出压力基本上是定值，不随时间而变动。因此当总用水量处于低谷时，管道系统仍承受着这个高水压，这样就增加了管道系统，尤其是低层管道和阀门的漏水及爆管几率，承受水压越高，漏水量越大，爆管几率越高。如图4所示，使用普通减压阀，最底层最不利配水点所受的静水压在用水量最小的T₁及T₄如清晨或深夜时最高，接近P_2max；在用水高峰T₂及T₃时所受静水压有所降低。有资料介绍，漏水量一般占总用水量的20％以上，对于使用日久、材质较差、施工质量不高的管道，漏水量甚至达到总用水量的40％以上，这样既浪费了能源、资源，又增加了维护费用。因此“建筑给水排水设计规范”的国标规定，各分区最低配水点的静水压力不宜大于0.45MPa。因此有必要研究如何使减压阀的输出压力根据流量而适当调节输出压力，避免管道无论流量大小始终承受高压，从而降低漏水及爆管几率，减少日常维护费用。

发明内容

现有的减压阀只能通过预先设定压力值进行输出压力控制，输出压力的高低无法由流量大小决定，导致管道系统无论在峰、谷时段始终承受高压，为克服这一缺陷，本发明提供了一种使减压阀的输出压力随流量变化，大幅降低平均输出压力的可变输出压力减压阀闭环控制系统。