一種自動穩(wěn)定水流量的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其包括循環(huán)水箱，循環(huán)水箱一側通過管路連接循環(huán)水箱進水閥，另一側通過管路連接變頻泵；變頻泵通過管路連接穩(wěn)壓罐，穩(wěn)壓罐通過管路連接流量計，流量計通過管路連接設置在換向器上方的出水管；在流量計上設置頻率計；在循環(huán)水箱上方設置電子秤，電子秤上放置稱重水箱，稱重水箱旁邊為循環(huán)水箱入口；換向器設置在稱重水箱與循環(huán)水箱入口上方，出水管設置在換向器上方，該出水管一側帶有光電開關；換向器底部設有出水口，通過換向器進行位置轉換，使得出水管流出的水其僅流入循環(huán)水箱入口或者僅流入稱重水箱。本實用新型裝置實現(xiàn)高穩(wěn)定度的流量控制，實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)，提高效率。
【專利說明】一種自動穩(wěn)定水流量的裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于液體流量或容積計量【技術領域】，具體涉及一種自動穩(wěn)定水流量的
目.0

【背景技術】
[0002]流量計量是計量科學的最要組成部分，在各領域得到了廣泛應用。流量計檢定是對流量計某些定流量點的檢定，在流量計量時，必須保證流量高度的穩(wěn)定，整個裝置在計量過程中，流量必須控制在允許的誤差范圍之內(nèi)，以保證檢定結果的可靠性。
[0003]目前水流量標準裝置的穩(wěn)壓方法大體可分為水塔穩(wěn)壓法、穩(wěn)壓容器法、變頻穩(wěn)壓法等。
[0004](I)水塔穩(wěn)壓法，是以恒液位的高位水塔作為恒壓水源，其能獲得很好的流體穩(wěn)定性，但其有提供的壓頭壓力有限、水塔占地面積大和建設費昂貴等缺點。
[0005](2)穩(wěn)壓容器法，是將水與氣體引入到同一容器內(nèi)，下部由泵供水，上部有壓縮空氣作為氣源供氣，由氣體實時調(diào)節(jié)容器內(nèi)的壓力，保證壓力穩(wěn)定，當流量較小時，其具有投資少、占地面積小等特點。但對于大流量檢定時，容器體積要很大，大體積的高壓容器存在危險，而且需要配置大量的壓縮空氣，裝置穩(wěn)壓的時間也較長。
[0006](3)變頻穩(wěn)壓法，是通過改變變頻泵的控制頻率從而實現(xiàn)對流量的調(diào)節(jié)，其占地面積小、投資少、可選用高揚程的泵來提高壓頭壓力，但其流量穩(wěn)定性不如前兩者。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型提供一種占地面積小、實現(xiàn)高穩(wěn)定度的流量控制的自動穩(wěn)定水流量的
目.ο
[0008]實現(xiàn)本實用新型目的的技術方案:一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其包括循環(huán)水箱，循環(huán)水箱一側通過管路連接循環(huán)水箱進水閥，另一側通過管路連接變頻泵；變頻泵通過管路連接穩(wěn)壓罐，穩(wěn)壓罐通過管路連接流量計，流量計通過管路連接設置在換向器上方的出水管；在流量計上設置頻率計；
[0009]在循環(huán)水箱上方設置電子秤，電子秤上放置稱重水箱，稱重水箱旁邊為循環(huán)水箱入口 ；換向器設置在稱重水箱與循環(huán)水箱入口上方，出水管設置在換向器上方，該出水管一側帶有光電開關；換向器底部設有出水口，通過換向器進行位置轉換，使得出水管流出的水其僅流入循環(huán)水箱入口或者僅流入稱重水箱。
[0010]如上所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其在稱重水箱一側設有與循環(huán)水箱連通的排水管路，在該排水管路上設置稱重水箱排水閥；在循環(huán)水箱上設有循環(huán)水箱液位計；在循環(huán)水箱與變頻泵連接的管路上設有泵入口閥；在變頻泵與穩(wěn)壓罐連接的管路上設有泵出口閥；在穩(wěn)壓罐與流量計連接的管路上設有流量計入口閥；在流量計與出水管連接的管路上設有調(diào)節(jié)閥。
[0011]如上所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其所述的光電開關、稱重水箱排水閥、電子秤、泵入口閥、循環(huán)水箱進水閥、變頻泵、泵出口閥、.流量計入口閥、頻率計、流量計以及調(diào)節(jié)閥均為現(xiàn)場設備，這些現(xiàn)場設備分別通過線路與可編程邏輯控制器相連，可編程邏輯控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)與人機交互界面進行交互。
[0012]如上所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其所述的人機交互界面采用雙機配置，一臺死機后，另一臺仍可操作，其負責接收用戶輸入以及用戶發(fā)送的指令，利用modbus/TCP通信協(xié)議，經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)與可編程邏輯控制器進行交互，所有邏輯在可編程邏輯控制器中，其接收現(xiàn)場設備的信號，并控制現(xiàn)場設備，將現(xiàn)在設備各類狀態(tài)傳輸給人機交互界面進行顯不O
[0013]本實用新型的效果在于:本實用新型所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置實現(xiàn)高穩(wěn)定度的流量控制，為高精度的流量計檢定打下良好基礎。其可以在高穩(wěn)定的流量狀態(tài)下進行檢定工作，流量穩(wěn)定度的不確定度可達0.04 %，保證了流量計在同一流量系數(shù)下工作，確保流量計的計量性能。本實用新型裝置實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)，提高了效率；操作過程自動化，在人機交互界面，輸入檢定點后，點擊開始，直至檢點結束，無需人為干預，避免了人為操作失誤帶來的誤差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置結構示意圖；
[0015]圖2為控制系統(tǒng)示意圖；
[0016]圖中:1.光電開關；2.換向器；3.稱重水箱；4.稱重水箱排水閥；5.電子秤；6.循環(huán)水箱液位計；7.泵入口閥；8.循環(huán)水箱；9.循環(huán)水箱進水閥；10.變頻泵；11.泵出口閥；12.穩(wěn)壓罐；13.流量計入口閥；14.頻率計；15.流量計；16.調(diào)節(jié)閥；17.出水管；18.循環(huán)水箱入口 ；19.人機交互界面；20.工業(yè)以太網(wǎng)；21.可編程邏輯控制器。

【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置作進一步描述。
[0018]如圖1所示，本實用新型所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其包括循環(huán)水箱8，循環(huán)水箱8 —側通過管路連接循環(huán)水箱進水閥9，另一側通過管路連接變頻泵10。在循環(huán)水箱8上設有循環(huán)水箱液位計6 ;在循環(huán)水箱8與變頻泵10連接的管路上設有泵入口閥7。
[0019]變頻泵10通過管路連接穩(wěn)壓罐12，穩(wěn)壓罐12通過管路連接流量計15，流量計15通過管路連接設置在換向器2上方的出水管17 ;在流量計15上設置頻率計14。在變頻泵10與穩(wěn)壓罐12連接的管路上設有泵出口閥11 ;在穩(wěn)壓罐12與流量計15連接的管路上設有流量計入口閥13 ;在流量計15與出水管17連接的管路上設有調(diào)節(jié)閥16。
[0020]在循環(huán)水箱8上方設置電子秤5，電子秤5上放置稱重水箱3，稱重水箱3旁邊為循環(huán)水箱入口 18 ;換向器2設置在稱重水箱3與循環(huán)水箱入口 18上方，出水管17設置在換向器2上方，該出水管17—側帶有光電開關I ;換向器2底部設有出水口，通過換向器2位置轉換，使得出水管17流出的水其僅流入循環(huán)水箱入口 18或者僅流入稱重水箱3。
[0021]在稱重水箱3 —側設有與循環(huán)水箱8連通的排水管路，在該排水管路上設置稱重水箱排水閥4。所述的循環(huán)水箱8作為水源，內(nèi)部容積大于稱重水箱3內(nèi)部容積的10倍。
[0022]上述的光電開關1、稱重水箱排水閥4、電子秤5、泵入口閥7、循環(huán)水箱進水閥9、變頻泵10、泵出口閥11、.流量計入口閥13、頻率計14、流量計15以及調(diào)節(jié)閥16均為現(xiàn)場設備，這些現(xiàn)場設備分別通過線路與可編程邏輯控制器21相連，可編程邏輯控制器21通過工業(yè)以太網(wǎng)20與人機交互界面19進行交互。
[0023]如圖2所示，所述的人機交互界面19采用雙機配置，一臺死機后，另一臺仍可操作，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其負責接收用戶輸入以及用戶發(fā)送的指令，利用modbus/TCP通信協(xié)議，經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)20與可編程邏輯控制器21進行交互，所有邏輯在可編程邏輯控制器21中，其接收現(xiàn)場設備的信號，并控制現(xiàn)場設備，將現(xiàn)在設備各類狀態(tài)傳輸給人機交互界面19進行顯示。
[0024]所述的可編程邏輯控制器21通過數(shù)字量卡控制現(xiàn)場設備，即閥的開關、泵的啟停、換向器2的位置轉換；通過模擬量輸出卡控制變頻泵10的頻率與調(diào)節(jié)閥16的開度；流量計返回的是脈沖值，通過頻率計14進行采集，并記錄累計脈沖數(shù)換算為累計流量，并通過定時中斷方式，記錄Is內(nèi)的脈沖數(shù)，換算為瞬時流量。
[0025]采用上述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其包括如下步驟:
[0026](a)開啟循環(huán)水箱進水閥9，使循環(huán)水箱8內(nèi)液位為其全液位的80%?90%;開啟泵入口閥7、變頻泵10、泵出口閥11，對穩(wěn)壓罐12的液位進行調(diào)整，保證穩(wěn)壓罐12內(nèi)液位為其全液位的80%?90% ;開啟流量計入口閥13、調(diào)節(jié)閥16，換向器換2轉換到循環(huán)水箱入口 18處，實現(xiàn)水在循環(huán)水箱回路中循環(huán)；
[0027](b)以流量計15流量作為實時流量，通過PID算法改變變頻泵10的頻率，快速將流量調(diào)整到設定流量的90 %?110 %范圍內(nèi)；流量調(diào)整到90%?110%范圍內(nèi)后，啟用調(diào)節(jié)閥16的PID模塊，通過調(diào)整其開度，對流量進行調(diào)節(jié)；在變頻泵10與調(diào)節(jié)閥16的共同作用，實現(xiàn)流量的穩(wěn)定調(diào)節(jié)；
[0028](c)流量調(diào)整到設定流量的98%?102%范圍內(nèi)后，使電子秤5去皮，頻率計14清零，將換向器2進行換向至稱重水箱3位置處，換向時會觸發(fā)光電開關I，可編程邏輯控制器20接收到光電開關I的第一次脈沖信號時，同時頻率計14記錄流量計15發(fā)出的脈沖數(shù)；
[0029](d)當電子秤5稱重到達額定重量后，換向器2換回到循環(huán)水箱入口 18處，此時光電開關I產(chǎn)生第二次脈沖信號，頻率計14停止計數(shù)；
[0030](e)讀取頻率計14中的累計脈沖數(shù)與時間，讀取電子秤的稱重值；開啟稱重水箱排水閥4，排水后關閉；
[0031](f)重復步驟(b)到步驟(e)完成同一檢定點的3次檢定后，計算得出一個檢定點的平均流量。
[0032](g)重復步驟(b)到步驟(f)，直至所有輸入的檢定點全部檢定完成，試驗結束。
[0033]本實用新型采用變頻泵，在開始階段使用PID算法，快速的調(diào)節(jié)流量達到設定值的90%?110%，實現(xiàn)流量的快速調(diào)節(jié)。采用帶有反饋的電控調(diào)節(jié)閥，在流量到達設定值的90%?110%范圍內(nèi)時，配合變頻泵進行微調(diào)流量，實現(xiàn)流量的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。采用循環(huán)水箱作為水源，內(nèi)部容積大于稱重水箱內(nèi)部容積的10倍，在檢定過程中，水源頁面變化不超其液位的1/10，可為泵入口提供相對穩(wěn)定的壓頭。采用穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓，一是將管路中殘留氣體收集到穩(wěn)壓罐中，二是對變頻泵產(chǎn)生的脈動流量起到緩沖的作用。
【權利要求】
1.一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其特征在于:該裝置包括循環(huán)水箱(8)，循環(huán)水箱(8)一側通過管路連接循環(huán)水箱進水閥(9)，另一側通過管路連接變頻泵(10);變頻泵(10)通過管路連接穩(wěn)壓罐(12)，穩(wěn)壓罐(12)通過管路連接流量計(15)，流量計(15)通過管路連接設置在換向器(2)上方的出水管(17);在流量計(15)上設置頻率計(14); 在循環(huán)水箱(8)上方設置電子秤(5)，電子秤(5)上放置稱重水箱(3)，稱重水箱(3)旁邊為循環(huán)水箱入口(18);換向器(2)設置在稱重水箱(3)與循環(huán)水箱入口(18)上方，出水管(17)設置在換向器(2)上方，該出水管(17) —側帶有光電開關⑴；換向器(2)底部設有出水口，通過換向器(2)位置轉換，使得出水管(17)流出的水其僅流入循環(huán)水箱入口(18)或者僅流入稱重水箱(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其特征在于:在稱重水箱(3)一側設有與循環(huán)水箱(8)連通的排水管路，在該排水管路上設置稱重水箱排水閥(4);在循環(huán)水箱(8)上設有循環(huán)水箱液位計￠);在循環(huán)水箱(8)與變頻泵(10)連接的管路上設有泵入口閥(7);在變頻泵(10)與穩(wěn)壓罐(12)連接的管路上設有泵出口閥(11);在穩(wěn)壓罐(12)與流量計(15)連接的管路上設有流量計入口閥(13);在流量計(15)與出水管(17)連接的管路上設有調(diào)節(jié)閥(16)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其特征在于:所述的光電開關(I)、稱重水箱排水閥(4)、電子秤(5)、泵入口閥(7)、循環(huán)水箱進水閥(9)、變頻泵(10)、泵出口閥(11)、.流量計入口閥(13)、頻率計(14)、流量計(15)以及調(diào)節(jié)閥(16)均為現(xiàn)場設備，這些現(xiàn)場設備分別通過線路與可編程邏輯控制器(21)相連，可編程邏輯控制器(21)通過工業(yè)以太網(wǎng)(20)與人機交互界面(19)進行交互。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種自動穩(wěn)定水流量的裝置，其特征在于:所述的人機交互界面(19)采用雙機配置，一臺死機后，另一臺仍可操作，其負責接收用戶輸入以及用戶發(fā)送的指令，利用modbus/TCP通信協(xié)議，經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)(20)與可編程邏輯控制器(21)進行交互，所有邏輯在可編程邏輯控制器(21)中，其接收現(xiàn)場設備的信號，并控制現(xiàn)場設備，將現(xiàn)在設備各類狀態(tài)傳輸給人機交互界面(19)進行顯示。
【文檔編號】G05D7/06GK204229244SQ201420674122
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權日:2014年11月5日
【發(fā)明者】吳佳靈, 孫海濤, 逯軍, 唐永欣, 孫鳳舉, 任閩, 何小兵, 王德志 申請人:北京航天計量測試技術研究所, 中國運載火箭技術研究院