[发明专利]一种适用于泵管路系统的蝶阀装置及其控制方法

权利要求书

1.一种适用于泵管路系统的蝶阀装置，其特征在于：包括控制器(1)、无线信号接收装置(2)、齿轮箱(3)、高压端无线压力传感器(4)、直流电机(5)、低压端无线压力传感器(6)、阀体(7)；阀体(7)后端管路上安装有流量计，所述阀体(7)上连接有齿轮箱(3)，所述齿轮箱(3)与所述直流电机(5)相连；所述齿轮箱(3)上方安装有控制器(1)，控制器(1)内置有无线信号接收装置(2)；所述高压端无线压力传感器(4)螺纹安装在阀体(7)的进口段；所述低压端无线压力传感器(6)螺纹安装在阀体(7)的出口段；所述高压端无线压力传感器(4)监测蝶阀阀前压力，所述低压端无线压力传感器(6)监测蝶阀阀后压力，并将压力信号反馈经由无线信号接收装置(2)传输至控制器(1)内；所述控制器(1)用于调节蝶阀阀杆的相对开度。

2.如权利要求1所述的一种适用于泵管路系统的蝶阀装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)高压端无线压力传感器(4)测量蝶阀进口段压力P₁、低压端无线压力传感器(6)测量蝶阀出口段压力P₂，得出蝶阀进出口两端的动态压差ΔP，ΔP-蝶阀进出口两端的动态压差，ΔP＝P₁-P₂；蝶阀后端管路上设置的流量计测量管路内的流量Q；

(2)当压力信号反馈传输至控制器中，执行数字信号处理器中的控制方程，公式如下：

a、流量系数K_v公式为：

式中，

Q-管路内的流量，单位m³/h；

ρ-管路内介质密度，ρ_水＝1000kg/m³；

ΔP-蝶阀进出口两端的动态压差，ΔP＝P₁-P₂,

P₁、P₂分别为蝶阀的进口段和蝶阀出口段的压力值，单位kPa；

b、相对开度λ与流量系数K_v之间的公式

λ(K_V)＝4.338×10^-8K_V⁴-5.763×10^-6K_V³+2.258×10⁴K_V²+8.581×10³K_V-1.73×10³ (2)

计算得出阀门的相对开度λ，从而进行流量调节；

(3)根据泵管路系统要求设定控制器1内PID控制器的调节参数比例增益K_p、积分增益K_i、微分增益K_d，预先设置比例增益K_p为0.5～20，积分增益K_i为0.05～10(1/s)，微分增益K_d为0～5s；参数关系如下：

式中

b_t-有效暂态转差率，1％～20％；

T_d-缓冲时间常数，1～20s；

T_n-加速时间常数，0～2S；

(4)当蝶阀阀门调节出现偏差时，调节PID控制器内的参数关系，朝着消除偏差的方向进行补偿，如此往复循环，直到偏差稳定于0.01％-1％期间为止，最终实现阀门开度的调节。

3.如权利要求2所述的一种适用于泵管路系统的蝶阀装置的控制方法，其特征在于：还包括惯性补偿步骤：阀门在停止时会产生惯性，必须对惯性进行补偿，在到达目标开度之前发出控制命令；每一次阀门动作结束后，PID控制器检测实际值和目标值之间的误差，并修正相对误差到0.01～0.2％。