基于液位压差的稳定流量精准控制装置的制作方法

本发明涉及流量控制装置技术领域，具体为一种基于液位压差的稳定流量精准控制装置。

背景技术：

在化工厂或污水处理厂，在某些场景下需要对液体流量进行控制，通常采用电子流量计实现针对液体流量大小的控制，普通的电子流量计虽然能比较精准地控制流量的大小，但是也存在很多缺陷，如：由于电子流量计的内部结构较为复杂，在输送污水或化工用水等密度较大、杂质较多的液体时，容易发生堵塞，并且电子流量计相对成本较高、流量计控制流量范围较窄，同时，水泵供水过程中，由于电子流量计对流量的限制，使得水泵长期处于高压状态，对于水泵的损伤很大。

技术实现要素：

本发明意在提供一种基于液位压差的稳定流量精准控制装置，能够解决现有技术中存在的易堵塞、成本高、流量调控范围窄以及对水泵损害大的问题。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

基于液位压差的稳定流量精准控制装置，包括储水池，所述储水池底部设有出水口，还包括储水池供水系统和储水池液面调节装置，所述储水池液面调节装置用于调节储液池内储水的目标高度，所述供水系统用于向储液池内供水至目标高度。

与现有技术相比，本发明技术方案解决了通过电子流量计来控制流量而存在的一些技术问题，如由于采用了储水池作为流量控制装置，因而具有缓冲作用，供水系统仅用于向储水池内供水，不会对供水系统的水泵造成较大的压力和工作量，避免损伤水泵，进而可以延长水泵的使用寿命；又由于没有了电子流量计，因而可以避免堵塞等，同时控制液面高度相比控制流速要简单，其实现方案的成本、部署难度以及维护难度都要比直接控制流量要低，可以降低成本。储水池内的液面高度具有较大范围的可调性，因而本申请技术方案的流量调节范围大，液面的高度与流量的函数关系在一定范围内具有非常好的线性关系，可以方便、精准地实现对出水口流速的控制。

进一步，所述供水系统包括水泵、控制装置以及浮球开关，所述控制装置与水泵以及浮球开关均信号连接，所述控制装置用于根据浮球开关的信号控制水泵的启闭，所述储水池液面调节装置通过调节浮球开关的高度调节供水系统供水的目标高度。通过浮球开关的信号来控制水泵的启闭，进而对储水池内的液面的高度进行调节，浮球阀具有体积小、成本低、安装简便、灵敏度高等优点，同时又不会对出水口的流速的稳定性造成影响。

进一步，所述出水口连接有出水管，所述出水管设有弯管段。

通过设置弯管段，可以对流出的水流进行缓冲，避免水流冲击，可以进一步稳定流量。

进一步，所述供水系统还包括供水阀门，所述供水阀门与控制装置信号连接，所述控制装置还用于根据浮球开关的信号控制供水阀门的通断。通过供水阀门可以准确的控制供水系统向储水池中的供水量。

进一步，所述储水池液面调节装置包括电机和活动杆，所述电机的输出轴与活动杆传动连接，所述电机通过活动杆带动浮球开关上下移动。通过电机的旋转带动活动杆，进而使得浮球开关上下移动，进而实现对储水池内的液面的目标高度的调节。

进一步，所述控制装置包括控制器与输入模块，所述控制器还与电机信号连接，控制器用于根据输入模块输入的信号控制电机转动。可以通过输入模块来对浮球开关的位置进行调控。

进一步，所述出水口上设有出水阀门，所述出水阀与控制器信号连接，所述控制器用于根据输入模块输入的信号控制出水阀门的通断。

进一步，所述输入模块包括网络通信模块。通过网络通信模块，将整个装置接入网络，进而可以实现远程控制。

进一步，所述电机为步进电机。步进电机更有利于进行精准的控制。

附图说明

图1为本发明基于液位压差的稳定流量精准控制装置实施例中的结构示意图；

图2为本发明基于液位压差的稳定流量精准控制装置的螺杆的移动距离在液面高度的0-100％的范围内，移动距离与出水的流量关系曲线图；

图3为本发明基于液位压差的稳定流量精准控制装置的螺杆的移动距离在液面高度的0-39％的范围内，移动距离与出水的流量关系曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：出水口1、出水阀门2、储水池3、浮球开关8、螺杆11、电机12、进水管13、供水阀门14、水泵15、控制装置10。

如图1所示，本实施例基于液位压差的稳定流量精准控制装置包括储水池3，储水池3底部设有出水口1，出水口1连接有出水管，出水管设有弯管段，出水口1上设有出水阀门2，还包括储水池3供水系统和储水池液面调节装置，储水池液面调节装置用于调节储液池内储水的目标高度，供水系统用于向储液池内供水至目标高度。

具体的，本实施例中，供水系统包括水泵15、进水管13、供水阀门14、控制装置10以及浮球开关8，储水池液面调节装置通过调节浮球开关8的高度调节供水系统供水的目标高度，储水池液面调节装置包括电机12和活动杆，电机12的输出轴与活动杆传动连接，本实施例中，活动杆为一个螺杆11，螺杆11上设有螺母，储水池3侧壁设有螺母槽，用于限制螺母上下移动，电机12的输出轴上设有齿轮，螺母的外侧壁上设有用来与齿轮啮合的传动齿，储水池侧壁上还设有固定板，固定板上设有通孔，螺杆11穿过通孔，螺杆11上设有滑槽，通孔的周向上设有与滑槽匹配的凸块，电机12能够带动螺母旋转，但是由于螺母槽的限位作用，螺母自身不会上下移动，进而使得螺杆11进行上下的位移，浮球开关8设置在螺杆11上，进而实现电机12带动浮球开关8上下运动。在本发明的另一个实施例中，活动杆为螺杆11，螺杆11上设有螺母，螺杆11通过齿轮与电机12传动连接，储水池3侧壁设有竖向滑槽，螺母通过滑槽与储水池3的侧壁滑动连接，浮球开关8设置在螺母上。在本发明的另一个实施例中，活动杆为齿条，电机12上设有与齿条啮合的齿轮，浮球开关8设置在齿条的底端。

控制装置10包括控制器和输入模块，控制器与水泵15、供水阀门14、出水阀门2、电机12、输入模块以及浮球开关8均信号连接，控制器用于根据浮球开关8的信号控制水泵15的启闭以及供水阀门14的启闭，控制器还用于根据输入模块输入的信号控制电机12转动以及供水阀门14、出水阀门2和水泵15的启闭，本实施例中，输入模块包括键盘和网络通信模块，网络通信模块将控制器接入网络，以接收远程控制信号。为了更加精准的进行控制，本实施例中，电机12优选为步进电机12。

本发明技术方案中，根据能量守恒原理(即伯努利方程)可知：

处理得：

he：流体输送机械能对每牛顿重量的流体所做的功，在液体输送机械泵一节中称为扬程，单位：j/n＝m；

∑hf：每牛顿重量流体从上游截面到下游截面因为克服流动阻力而消耗的机械能，总压头或总阻力损失，单位：j/n＝m；

从储水池3液面到储水池底部出水口1所在平面之间，即上游截面到下游界面之间：

高度差为：δz＝h(h的取值范围为h-dh≤h≤h+dh，h的取值一般较大，dh表示由于浮球开关8而带来的液面的波动，一般取值较小，通常为0.1m左右)；

压力差为：p1＝p2，所以δp＝0；

扬程大小：由于出水口1无水泵15驱动，所以he＝0

阻力损失：由于此设计中水流速度小处于层流，所以因此阻力损失为：

在理想情况在，出口的阻力较小可以忽略阻力损失，那么理想情况下的流速为：

体积流量为：

综合上面数据可以得到：

实际出口流速为：

由于u2为正，所以：

体积流量为：

可知：在[h-dh，h+dh]高度变化范围内，高度变化2dh较小对qv影响不大，因此在这段时间内可认为流速恒定。

以储液槽水深1m为例：根据上面的计算，取阻力系数ξ、管径d、出口管长l、流体密度ρ以及μ值一定时，根据计算得到图2所示的结果，可以看出在螺杆11调节流量时，流量大小与螺杆11调节的长度在前半部分几乎呈线性关系，当螺杆11调节范围在0～0.39之间时，流量与螺杆11调节长度之间的关系如图3所示，可知，r²＝0.999故当螺杆11调节长度在0～0.39m的范围(即水面高度的0～39％)内调节液体流量，有很好的线性关系，也就是说可以用螺杆11的伸长量来度量液体流量的大小，是可以实现的，同时加上步进电机12可以精确控制螺杆11的伸长量，那么该装置就是一种简易且精确的稳定流量控制装置。其解决了通过电子流量计来控制流量而存在的一些技术问题，如由于采用了储水池3作为流量控制装置，因而具有缓冲作用，供水系统仅用于向储水池3内供水，不会对供水系统的水泵15造成较大的压力和工作量，避免损伤水泵15，进而可以延长水泵15的使用寿命；又由于没有了电子流量计，因而可以避免堵塞等，同时控制液面高度相比控制流速要简单，其实现方案的成本、部署难度以及维护难度都要比直接控制流量要低，可以降低成本。储水池3内的液面高度具有较大范围的可调性，因而本申请技术方案的流量调节范围大，液面的高度与流量的函数关系在一定范围内具有非常好的线性关系，可以方便、精准地实现对出水口1流速的控制，同时还可以接入网络，实现远程的实时监管和控制。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。