水量連續(xù)調節(jié)閥動態(tài)性能試驗與智能調控方法.pdf

1、水量連續(xù)調節(jié)閥是暖通空調系統(tǒng)重要的流量與能量調節(jié)部件，在管網水力平衡和局部水力參數(shù)控制中扮演重要角色，對暖通空調系統(tǒng)功能實現(xiàn)及運行節(jié)能有重要意義。水量連續(xù)調節(jié)閥在實際應用調節(jié)中存在兩個問題亟待解決：一、調節(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、缺少準確定量的調節(jié)閥閥位與被控參數(shù)的動態(tài)調節(jié)模型。傳統(tǒng)上表征調節(jié)閥阻力特性的參數(shù)僅有調節(jié)閥全開時的流量系數(shù)或流阻系數(shù)，而調節(jié)閥運行調節(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、是導致調節(jié)閥選型考慮不完備、閥位控制失靈等問題存在和發(fā)生的本質基礎問題。問題二，由于缺少調節(jié)閥開度與被控參數(shù)的準確物理關系，使得調節(jié)閥閥位控制不準確，調節(jié)過程閥位反復動作，導致系統(tǒng)運行狀態(tài)欠佳，設備易老化，面對管網調節(jié)擾動，難以實現(xiàn)動態(tài)補償。因此亟需針對上述問題展開理論與試驗研究?，F(xiàn)有文獻研究并未深入聚焦調節(jié)閥全行程開度阻力特性及調節(jié)閥管網調節(jié)運行性能這一層面，未能解決調節(jié)閥阻力特性量化描述和閥位準確控制等問題。由于調節(jié)閥全行程動態(tài)阻力

3、特性與調節(jié)閥材質、流道結構、調節(jié)閥開度等諸多因素密切相關，難以直接從理論導出，所以本文按照試驗研究結合理論分析推導，最終試驗驗證方法結論的思路，對水量連續(xù)調節(jié)閥動態(tài)阻力及其描述方法、調節(jié)閥運行控制模型及控制方法展開研究。
　　首先，依據(jù)流體管網水力特性數(shù)學模型，分析調節(jié)閥動態(tài)調節(jié)特性試驗系統(tǒng)設計原理，參考試驗系統(tǒng)設計方法，完成調節(jié)閥動態(tài)調節(jié)特性試驗系統(tǒng)的設計和儀表設備的選型，并開發(fā)試驗監(jiān)測控制系統(tǒng)，完成試驗系統(tǒng)的建設和調試，為后續(xù)

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

5、數(shù)，后者則通過靜態(tài)參數(shù)λ表達調節(jié)閥全開時導納，動態(tài)參數(shù)n表達調節(jié)閥導納隨閥位動作的變化趨勢，完整準確地展示出調節(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)調節(jié)閥動態(tài)特性現(xiàn)場標定方法，以解決現(xiàn)有調節(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)方程和調節(jié)控制需求，構建一種新型智能調節(jié)閥模型。對調節(jié)閥控制任務抽象歸納分為兩類：針對用戶需求改變而進行主動調節(jié)控制與針對管網其他調節(jié)的影響與波動而進行被動補償控制

6、?；谠撝悄苷{節(jié)閥，主動調節(jié)控制方法通過對調節(jié)閥自身運行狀態(tài)參數(shù)感知及調節(jié)閥管網調節(jié)模型，辨識得到管網狀態(tài)參數(shù)與調節(jié)閥閥權度，即可準確給定調節(jié)閥控制閥位，實現(xiàn)被控流量(或壓差)的準確控制。被動補償控制方法依據(jù)被控參數(shù)及調節(jié)擾動量，實行動態(tài)閥位補償，保證當前管路的水力工況的穩(wěn)定性和被控目標參數(shù)的準確性。理論分析、試驗與算法模擬驗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)方程構建的智能調節(jié)閥具有閥門智能化判別