水量連續(xù)調(diào)節(jié)閥動態(tài)性能試驗(yàn)與智能調(diào)控方法.pdf

1、水量連續(xù)調(diào)節(jié)閥是暖通空調(diào)系統(tǒng)重要的流量與能量調(diào)節(jié)部件，在管網(wǎng)水力平衡和局部水力參數(shù)控制中扮演重要角色，對暖通空調(diào)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)及運(yùn)行節(jié)能有重要意義。水量連續(xù)調(diào)節(jié)閥在實(shí)際應(yīng)用調(diào)節(jié)中存在兩個問題亟待解決：一、調(diào)節(jié)閥缺乏全行程開度下動態(tài)阻力特性及其量化描述方法；二、缺少準(zhǔn)確定量的調(diào)節(jié)閥閥位與被控參數(shù)的動態(tài)調(diào)節(jié)模型。傳統(tǒng)上表征調(diào)節(jié)閥阻力特性的參數(shù)僅有調(diào)節(jié)閥全開時的流量系數(shù)或流阻系數(shù)，而調(diào)節(jié)閥運(yùn)行調(diào)節(jié)過程閥位始終變化，缺少對全行程開度動態(tài)阻力的衡量

2、是導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥選型考慮不完備、閥位控制失靈等問題存在和發(fā)生的本質(zhì)基礎(chǔ)問題。問題二，由于缺少調(diào)節(jié)閥開度與被控參數(shù)的準(zhǔn)確物理關(guān)系，使得調(diào)節(jié)閥閥位控制不準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)過程閥位反復(fù)動作，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)欠佳，設(shè)備易老化，面對管網(wǎng)調(diào)節(jié)擾動，難以實(shí)現(xiàn)動態(tài)補(bǔ)償。因此亟需針對上述問題展開理論與試驗(yàn)研究?，F(xiàn)有文獻(xiàn)研究并未深入聚焦調(diào)節(jié)閥全行程開度阻力特性及調(diào)節(jié)閥管網(wǎng)調(diào)節(jié)運(yùn)行性能這一層面，未能解決調(diào)節(jié)閥阻力特性量化描述和閥位準(zhǔn)確控制等問題。由于調(diào)節(jié)閥全行程動態(tài)阻力

3、特性與調(diào)節(jié)閥材質(zhì)、流道結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)閥開度等諸多因素密切相關(guān)，難以直接從理論導(dǎo)出，所以本文按照試驗(yàn)研究結(jié)合理論分析推導(dǎo)，最終試驗(yàn)驗(yàn)證方法結(jié)論的思路，對水量連續(xù)調(diào)節(jié)閥動態(tài)阻力及其描述方法、調(diào)節(jié)閥運(yùn)行控制模型及控制方法展開研究。
　　首先，依據(jù)流體管網(wǎng)水力特性數(shù)學(xué)模型，分析調(diào)節(jié)閥動態(tài)調(diào)節(jié)特性試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，參考試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，完成調(diào)節(jié)閥動態(tài)調(diào)節(jié)特性試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和儀表設(shè)備的選型，并開發(fā)試驗(yàn)監(jiān)測控制系統(tǒng)，完成試驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)和調(diào)試，為后續(xù)

4、內(nèi)容的研究提供試驗(yàn)平臺。
　　基于調(diào)節(jié)閥動態(tài)調(diào)節(jié)特性試驗(yàn)系統(tǒng)，研究調(diào)節(jié)閥動態(tài)性能試驗(yàn)工況，并展開不同工況試驗(yàn)研究。試驗(yàn)得到調(diào)節(jié)閥運(yùn)行狀態(tài)變量——調(diào)節(jié)閥流量、調(diào)節(jié)閥壓降、調(diào)節(jié)閥開度三者構(gòu)成空間曲面，基于最小二乘法確定調(diào)節(jié)閥開度導(dǎo)納函數(shù)的結(jié)構(gòu)及參數(shù)量值(描述調(diào)節(jié)閥全行程開度與調(diào)節(jié)閥導(dǎo)納關(guān)系，導(dǎo)納即阻抗的倒數(shù))，并建立閥門水力特性狀態(tài)方程(描述調(diào)節(jié)閥流量-壓降-開度關(guān)系的方程)。
　　然后，對比分析調(diào)節(jié)閥特性曲線和調(diào)節(jié)閥開度導(dǎo)納函

5、數(shù)，后者則通過靜態(tài)參數(shù)λ表達(dá)調(diào)節(jié)閥全開時導(dǎo)納，動態(tài)參數(shù)n表達(dá)調(diào)節(jié)閥導(dǎo)納隨閥位動作的變化趨勢，完整準(zhǔn)確地展示出調(diào)節(jié)閥全行程開度動態(tài)阻力特性，且不受前者苛刻條件的約束。提出水量連續(xù)調(diào)節(jié)閥動態(tài)特性現(xiàn)場標(biāo)定方法，以解決現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥動態(tài)阻力特性未知的問題。
　　基于閥門水力特性狀態(tài)方程和調(diào)節(jié)控制需求，構(gòu)建一種新型智能調(diào)節(jié)閥模型。對調(diào)節(jié)閥控制任務(wù)抽象歸納分為兩類：針對用戶需求改變而進(jìn)行主動調(diào)節(jié)控制與針對管網(wǎng)其他調(diào)節(jié)的影響與波動而進(jìn)行被動補(bǔ)償控制

6、。基于該智能調(diào)節(jié)閥，主動調(diào)節(jié)控制方法通過對調(diào)節(jié)閥自身運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)感知及調(diào)節(jié)閥管網(wǎng)調(diào)節(jié)模型，辨識得到管網(wǎng)狀態(tài)參數(shù)與調(diào)節(jié)閥閥權(quán)度，即可準(zhǔn)確給定調(diào)節(jié)閥控制閥位，實(shí)現(xiàn)被控流量(或壓差)的準(zhǔn)確控制。被動補(bǔ)償控制方法依據(jù)被控參數(shù)及調(diào)節(jié)擾動量，實(shí)行動態(tài)閥位補(bǔ)償，保證當(dāng)前管路的水力工況的穩(wěn)定性和被控目標(biāo)參數(shù)的準(zhǔn)確性。理論分析、試驗(yàn)與算法模擬驗(yàn)證該閥位控制算法的收斂性、快速性和有效性。
　　基于閥門水力特性狀態(tài)方程構(gòu)建的智能調(diào)節(jié)閥具有閥門智能化判別