一种用于供暖户端管道检漏装置及其调控方法

1.本发明涉及供暖管道泄漏检测技术领域，具体涉及一种用于供暖户端管道的检漏装置及其调控方法。


背景技术：

2.在庞大的供热管道体系中，管道一般分为热源端、换热站端、用户侧端，其中热源端到换热站端的大网管道一般由热力公司统一管理，检测及检修设备或方法较多，但用户侧端由于暖气片或地热管道存在于用户家中，不便于热力公司检漏及维修，在发生用户私自放水或用户家中管道泄漏时，就无法做到快速检漏及定位，这就给漏水管道用户及周围用户产生直接经济损失，换热站也会因压力失调而持续补水保压，造成水资源浪费及水温异常。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中的问题，本发明专利设计了一种用于供暖户端管道的检漏装置，以解决现有的供暖管道系统在用户侧端发生泄露时无法及时发现的问题。
4.本发明所采用的技术方案是：所述检漏装置包括壳体、控制模块、电源模块、回水连接管、供水连接管、执行器组件、阀组件和超声波流量检测组件，所述控制模块、电源模块和执行器组件安装于壳体中，所述壳体安装固定在供水连接管上，所述阀组件安装在供水连接管中，所述阀组件的阀杆伸入到壳体中与执行器组件卡合连接，由执行器组件带动阀杆转动，所述超声波流量检测组件包括两组超声波探头，两组超声波探头分别贴壁安装在回水连接管和供水连接管上，所述电源模块、执行器组件、超声波流量检测组件分别电性连接控制模块，所述控制模块接收超声波检测组件的信号数据，所述控制模块上集成有数据传输模块，能够将接收的检测数据远传给上位机，并接收上位机的命令信息，控制执行器组件的运行。管道检漏装置的供水连接管和回水连接管分别连接在供暖系统用户端的供水管路和回水管路上，通过两组超声波探头及时获取供水管路和回水管路中的流量，如果两条管路中的流量差值明显，则表明供暖管路在用户端存在泄露现象，由执行器组件控制阀组件逐渐关闭。
5.进一步的，所述检漏装置设置有插入式温度检测模块，所述温度检测模块包括第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器插入在供水连接管中，所述第二温度传感器插接在回水连接管的中部，所述第一温度传感器和第二温度传感器分别与控制模块电性连接。
6.进一步的，所述球阀的阀杆中开有沿轴向贯穿的空腔，所述第一温度传感器密闭连接在阀杆的空腔中，所述第一温度传感器的顶端在空腔的顶部露出，电连接控制模块，所述第一温度传感器的底端插入到球阀的阀腔中，与供水连接管中的水流接触。
7.进一步的，所述供水连接管和回水连接管的管壁上分别一体成型有两个圆柱形的安装座，所述超声波流量检测组件的两组超声波探头分别位于回水连接管和供水连接管的
安装座中，所述供水连接管和回水连接管的管壁对应安装座的底面处分别内凹。
8.进一步的，所述壳体由上壳体和下壳体对扣组合而成，所述上壳体的内侧顶部一体成型有上安装支架，所述控制模块和电源模块通过上安装支架连接固定，所述下壳体的内侧一体成型有执行器组件安装位，下壳体的底部对应的开有阀杆穿孔供阀组件的阀杆穿过。
9.进一步的，所述上壳体与下壳体的对接处设有密封胶圈，所述下壳体的顶端开口处整体封有一层密封隔离板，所述密封隔离板上的线路穿孔处通过熔胶密封。通过多道密封措施保证上壳体中的控制线路板、蓄电池等不会受潮，避免发生故障。
10.本发明同时公开了一种如上所述的用于供暖户端管道的检漏装置的管路泄露调控方法，将检漏装置的供水连接管和回水连接管分别连接到供暖系统用户端的供水管路和回水管路中，控制模块依据接收超声波流量检测组件的两组超声波探头检测的供水管路和回水管路中的水流量，通过执行器组件对阀组件的开度进行调节，其具体调节方法为：设供水连接管的瞬时进水流量为q
入
，回水连接管的瞬时回水流量为q
出
，当前阀组件的开度为kh，控制阀组件的目标开度为km，
11.当q
入
》q
出
时，控制模块启动泄漏检测程序并上报本机泄漏报警代码，终止正常时的平衡调节程序；
12.km＝(q
入-q
出
)/kh*100；
13.数据处理中心每100ms计算并动作的开度为km；
14.此时执行器组件每间隔100ms控制阀组件进行开度调节，减小对应计算出的阀体开度，以达到减少管内压力，直至用户端泄漏部位减少泄漏量为零。户端漏水现象基本发生在管道接口处，当管内压力减少时大部分泄漏现象会停止，如果检测到泄漏流量过大比如恶意放水时，阀门会在第一次关断并报警，如果泄漏量较小，阀门会逐步关闭，在不影响正常供暖的情况下等待维修人员上门维修。
15.本发明还公开了一种如上所述的用于供暖户端管道的检漏装置的供暖平衡调控方法，将检漏装置的供水连接管和回水连接管分别连接到供暖系统用户端的供水管路和回水管路中，在供暖户管道没有发生泄露时启动供暖平衡调节，控制模块依据接收的上位机发送的回水目标温度以及接收的温度检测模块发送的供水管路和回水管路中实时回水温度，通过执行器组件对阀组件的开度进行调节，其具体调节方法为，当前阀组件的开度为kh，控制阀组件的目标开度为km，当前回水温度为th，设定的目标回水温度为tm，则
16.km＝(t
m-th)/kh*100；
17.调节时长为h，单位为分钟，阀门由0到100开度变化后温度上升到稳定值的时间为h
task
，由控制模块记录时间，则
18.h＝h
task
*km；
19.执行器组件每分钟动作控制阀组件的开度为k
t
，则
20.k
t
＝(k
m-kh)/h。
21.相对于现有技术，本发明专利设计的一种用于供暖户端管道的检漏装置的进步之处在于：通过管道检漏装置设置两段管体分别连接在供暖系统用户端的供水管路和回水管路中，两段管体上分别设置超声波探头，对供、回水管路的流量情况进行实时检测，并可以将检测结果上传至供暖系统的上位机，当检测差值明显时，证明用户端的供暖管路存在泄
露现象；检漏装置在供水管路上设置了执行器组件和阀组件，可以通过调节阀组件的开度对供暖管路内的流量进行调节；检漏装置还设置有温度传感器对供、回水温度进行实时检测，及时获得用户端的供暖温度，在没有发生泄露时，可以通过对阀组件的开度调节达到调节供暖温度的效果。检漏装置的壳体由两部分组成，控制模块及电源模块设置于上壳体中，两壳体设置有多道密封措施，保证上壳体中的元件不受潮，避免应用过程中因漏水造成损坏。
附图说明
22.图1是用于供暖户端管道的检漏装置的切面结构示意图。
23.图中，1壳体、2供水连接管、3回水连接管、4超声波流量检测组件、5控制模块、6阀组件、7执行器组件、8第一温度传感器、9第二温度传感器、11上壳体、12下壳体、13上安装支架、14密封胶圈、15隔板。
具体实施方式
24.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明创造一部分的实施例，而不是全部。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。
25.如图1所示，本发明专利设计了一种用于供暖户端管道的检漏装置的一种实施例，本实施例中用于供暖户端管道的检漏装置包括壳体1、供水连接管2、回水连接管3、插入式温度检测模块和超声波流量检测组件4。
26.壳体1由上壳体11和下壳体12对扣组合而成，上壳体11的内侧顶部一体成型有上安装支架13，上安装支架13设有线路板安装位和电池安装位，线路板安装位上通过螺钉固定有控制模块5，电池安装位中卡合固定有电源模块的蓄电池，控制模块5与电源模块电性连接。
27.下壳体12的内侧一体成型有齿轮组件安装位，安装位在下壳体的底部对应的开有穿孔。在齿轮组件安装位中卡合固定执行器组件7，执行器组件87由驱动电机和齿轮构成，下壳体12的底部设置有6个接线端子和通讯插口，下壳体12的顶部开口整体封有一层隔板15。上壳体11与下壳体12紧密卡合对接，二者的对接处设有密封胶圈14。下壳体12中的执行器组件7、第一温度传感器8、6个接线端子和通讯插口分别电性连接上壳体11中的控制模块5，用于连接的线路集中从隔板15上的穿线孔中穿过，穿线孔通过熔胶堵塞密封。
28.壳体1的下壳体12底部安装固定在供水连接管2上，供水连接管2中对应壳体1的连接处设置有阀组件6，阀组件6选用的是球阀，位于壳体1的执行器组件7的穿孔的正下方，阀组件6的阀杆向上穿入到下壳体12中，并设置有传动齿轮与执行器组件7的齿轮啮合连接，执行器组件7能够带动阀组件6的阀杆转动，实现对阀组件6的开度的调节。
29.温度检测模块包括第一温度传感器8和第二温度传感器9，第一温度传感器插入在供水连接管2中，第二温度传感器9插接在回水连接管3的中部。球阀的阀杆中开有沿轴向贯穿的空腔，第一温度传感器8密闭连接在阀杆的空腔中，第一温度传感器8的顶端在空腔的顶部露出，电连接控制模块5，顶部固定在下壳体12中，不会儿随阀杆转动，第一温度传感器
9的底端插入到球阀的阀腔中，与供水连接管2中的水流接触。
30.超声波流量检测组件4包括两组超声波探头，两组超声波探头分别贴壁安装在回水连接管3和供水连接管2上，两组超声波探头分别电性连接下壳体12上的接线端子。在供水连接管2和回水连接管3的管壁上分别一体成型有两个圆柱形的安装座，两组超声波探头分别位于各自对应的安装座中，供水连接管2和回水连接管3的管壁对应安装座的底面处分别内凹。第二温度传感器9插接在回水连接管3的中部，第二温度传感器9电性连接壳体1底侧的接线端子，向控制模块5实时传送检测数据。
31.控制模块5接收超声波检测组件4和温度检测模块的信号数据，同时，控制模块5上集成有数据传输模块，能够将接收的检测数据远传给上位机，并接收上位机的命令信息，控制执行器组件7的运行，对阀组件6的开度进行调整。
32.在实际供暖过程中，本发明公开的管道检漏装置通过供水连接管和回水连接管分别连接在供暖系统用户侧的供水管路和回水管路上，控制模块实时获取来自各传感器采集到的数据，如发现各监测数据经过内置算法判断为户内管道在发生泄漏事故后，根据泄漏流量的大小自助减小或关断阀门，及时减少管道内部压力，以保证不发生泄漏事故，并及时上传带有定位的报警信息至换热站，以便维修人员及时赶往现场进行维修。
33.在无发生泄漏事故时，本装置可参与整体供热平衡调节过程，接收上位机下发的目标温度，结合当前检测到的各项传感器数据，经过算法公式自主调节球阀开度，使水温无限趋近于目标温度。
34.具体的泄漏调控方法为：
35.控制模块依据接收超声波流量检测组件的两组超声波探头检测的供水管路和回水管路中的水流量，通过执行器组件对阀组件的开度进行调节，其具体调节方法为：设供水连接管的瞬时进水流量为q
入
，回水连接管的瞬时回水流量为q
出
，当前阀组件的开度为kh，控制阀组件的目标开度为km，
36.当q
入
》q
出
时，控制模块启动泄漏检测程序并上报本机泄漏报警代码，终止正常时的平衡调节程序；
37.km＝(q
入-q
出
)/kh*100；
38.数据处理中心每100ms计算并动作的开度为km；
39.此时执行器组件每间隔100ms控制阀组件进行开度调节，减小对应计算出的阀体开度，已达到减少管内压力，直至用户端泄漏部位减少泄漏量为零。
40.具体的供热平衡调节方法为：
41.在供暖户管道没有发生泄露时启动供暖平衡调节，控制模块依据接收的上位机发送的回水目标温度以及接收的温度检测模块发送的回水管路中实时回水温度，通过执行器组件对阀组件的开度进行调节，其具体调节方法为，当前阀组件的开度为kh，控制阀组件的目标开度为km，当前回水温度为th，设定的目标回水温度为tm，则
42.km＝(t
m-th)/kh*100；
43.调节时长为h，单位为分钟，阀门由0到100开度变化后温度上升到稳定值的时间为h
task
，由控制模块记录时间，则
44.h＝h
task
*km；
45.执行器组件每分钟动作控制阀组件的开度为k
t
，则
46.k
t
＝(k
m-kh)/h。
47.上述内容仅为本发明创造的较佳实施例而已，不能以此限定本发明创造的实施范围，即凡是依本发明创造权利要求及发明创造说明内容所做出的简单的等效变化与修饰，皆仍属于本发明创造涵盖的范围。