具有集成能量计量的先进阀门致动器的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——具有集成能量计量的先进阀门致动器。该专利由施耐德电气建筑有限公司申请，并于2018年8月17日获得授权公告。

内容说明

本发明总体涉及阀门和阀门致动器以及流量和能量计，且更具体地涉及配置为通过通信能力电控的阀门和阀门致动器以及流量和能量计。

发明背景

很多类型的商业和工业系统包含经由流体控制系统来供应液体的过程，流体控制系统可以包括各种各样的泵组件和控制阀门。这些流体控制系统包括但不限于发电站、化学制造操作、食物和饮料加工、液化气供应和处理、水供应和处理、加热、通风和空调（HVAC）系统等中使用的那些系统。对于这些商业和工业系统，为了实现监测和追踪能量使用的任何能力，需要获得且安装多个单独的部件到控制阀门组件。然而，这倾向于以昂贵且耗时的方式努力监管能耗。

自动控制阀门被用于通过借助于定位阀门闭合件限制流体流量而控制在流体加热或冷却系统中的温度、湿度、或压力。自动控制阀门响应于外部或内部控制器或恒温器操作，且经常与其它设备一起使用以计算且指示经过的流体体积和由流体系统消耗的能量、以及与过程控制或建筑物管理系统（BMS）接口。在美国专利公开文本No .2010/0142535中公开了使用通信网络实施的建筑物管理系统，通过引用将其教导和公开内容并入本文。

本发明的实施例表示对现有技术关于过程控制和HVAC系统及其控制方面的进步。根据本文中提供的对本发明的描述，本发明的这些和其它优点以及额外的发明特征将变得明显。

发明内容

在一个方面，本发明的实施例提供自动控制阀门和致动器组件，其包括：阀门，其配置为控制进入换热器负载或HVAC盘管的流体流量；和阀门致动器，其配置为经由阀门闭合件的定位控制具有内部机械流量控制机构的自致动压力无关阀门的打开和闭合。在一个实施例中，阀门致动器包括集成流体流量和能耗计算和保留模块，集成流体流量和能耗计算和保留模块配置为计算热能以用于能耗追踪。

在某些实施例中，能耗计算和保留模块利用来自阀门流率计的数据计算热能以用于能耗追踪，阀门流率计计算流经阀门的液体的流率。也使用来自流体温度传感器的数据，所述数据测量横跨盘管或负载的温差以提供能量的计算。

在其它实施例中，阀门致动器具有通信模块，通信模块配置为通过网络促进与阀门致动器通信，且还配置为允许远程监测流经阀门的流体流量和远程控制阀门致动器。能耗计算和保留模块可联接到通信模块，以使来自能耗计算和保留模块的数据可以被本地和远程访问。

在另外的实施例中，阀门致动器配置为在连接到机械的压力有关阀体的同时电子提供压力无关阀门功能性。在又另外的实施例中，阀门致动器配置为产生防止流体在HVAC盘管或换热器中冻结的流经阀门的自动最小流量，且其中，来自能耗计算和保留模块的数据用于操作阀门致动器，以使联接到HVAC阀门和致动器组件的任何冷却器和锅炉在其最高效温差下操作。

在一些实施例中，阀门致动器具有多个可调整操作参数，且所述多个可调整操作参数可以被本地或远程调整。阀门致动器还可包括诊断模块，诊断模块配置为向远程位置提供有关阀门和致动器组件的操作的诊断信息，其中，诊断模块提供与由能耗计算和保留模块提供的能耗数据相关的诊断信息。

在具体实施例中，阀门致动器具有：马达和齿轮系，其由直接连接或弹簧加载的联动组件联接到节流阀门闭合件；和电路板，其具有用于调节马达和齿轮系的操作的控制电路、以及用于使所述致动器能够经由串行通信总线与建筑物管理系统进行通信的通信电路。阀门致动器也可配置为将机械的压力有关阀体操作为压力无关阀门或压力有关阀门。通过结合附图来考虑以下具体实施例，本发明的其它方面、目标和优点将变得明显。