一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统的制作方法

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一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于自来水生产工艺技术领域,具体涉及一种宽实际可调比高精度流量定 量控制系统。
【背景技术】
[0002] 自来水制水工业加药净化工艺,需要根据源水参数的变化,定量向源水投入液体 絮凝剂,通过混凝反应、沉淀和过滤,使水质池度指标达到国家标准。全国大中城市90%以 上的水厂加药都采用计量栗作为定量输送机构。计量栗是一种往复式运转的容积栗,能够 定量输送液体的设备,它主要通过对其冲程(改变容积大小)和频率(改变往复运转速度)的 调节来改变输送液体的量。其频率的调节范围为20Hz-50Hz,冲程的调整范围为10 %-100%〇
[0003]理论上计量栗的流量计算公式为:Qi = Qs(FXX)/(50X100)
[0004] 式中,Qi为实际流量,Qs为计量栗的最大量程,F为计量栗实际运行频率,X为计量栗 实际运行冲程。
[0005] 从长期运行实践看,计量栗存在下列问题:
[0006] 1、计量栗尤其是国产计量栗实际输送流量与其理论计算值比较,存在比较严重的 非线性,计量栗长时间运行,隔膜劣化也导致流量特性畸变。但操作人员一般认为计量栗是 一种容积式定量输送设备,可以在没有流量监测的条件下使用,按照理论值现场人工操作 计量栗,手工改变计量栗的行程和通过变频调速器改变计量栗的频率,但计量栗究竟输送 了多少絮凝剂,并不清楚,是一种开环运行模式,存在严重的生产安全的隐患;为了保证出 厂水达标,操作人员往往多加絮凝剂,过度加药(好比一个弹簧,本来用力使弹簧压到下限 即可,而过度用力会使弹簧产生永久变形),这样会使出厂水很清,但过度加药(聚合氯化 铝)存在出厂水铝离子超标的潜在饮用水安全风险。
[0007] 2、计量栗是一个不间断往复运行的容积栗,随着计量栗的运行时间不断增加,机 械磨损会增加,隔膜劣化程度也增加(一般两年要更换一次隔膜),因此维修成本高,使用寿 命有限。
[0008] 3、不少水厂使用的源水,平时水很清,加药量很小(有时加药量小到20-301/h),而 暴雨来后加药流量也会增加到很大(有时达到700-8001/h)。用户在购买计量栗时往往根据 最大流量采购,而这些大量程的计量栗在小流量时运行十分困难,为了降低计量栗的输送 流量,当采用变频调速器把计量栗的频率调到20Hz以下时,由于电机转速降低导致电机散 热不好,容易烧毁计量栗的电机。
[0009] 4、计量栗,尤其是进口计量栗,价格较贵,加上配套的变频调速器和其他附件,是 整个加药设备中投入较大的部分。维修和几年后全部更换又是一笔较大的开支。
[0010]因此,需寻找一种能够代替计量栗从很小流量(301/h)到很大流量(10001/h)超大 范围流量调节、调节分辨率高(± 11/h)、性能价格比高和使用寿命长的流量调节装置。
[0011] -般工业控制通用调节阀作为自动化控制的最终执行部分,一般阀门开度从25% 到80%即可满足控制要求,阀门在开度为25%以下时阀门基本关闭,但阀门一开启,在管路 压力的推动下,即使是小口径的精小型单座直通阀(DN10 口径的调节阀的流量系数KV= 1.6),通过阀门的流量起点就可以达到几百升/时;一般调节阀理论设计的可调比为30:1, 但在串联管路运行环境条件下实际可调比只能够到5:1左右,这个可调比基本可以满足在 工业定值控制的需要;由于通过调节阀的流量较大,阀门的开度范围有限,因此调节的分辨 率较粗。显然,一般调节阀无法满足自来水加药需要的具有超小流量起点、较大的实际可调 比和精细的控制流量分辨率的要求,即直接采用一般工业调节阀来代替计量栗无法实现大 范围的流量精密控制。

【发明内容】

[0012] 本发明的目的就是为了解决上述【背景技术】存在的不足,提供一种宽实际可调比高 精度流量定量控制系统。
[0013] 本发明采用的技术方案是:一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统,包括流 量传感器,安装于定量调节阀的输出管道上,输出端连接流量控制器的输入端,用于检测离 心栗的输送流量并反馈检测信号至流量控制器;
[0014] 流量控制器,输出端连接变频调速器和定量调节阀,用于根据流量传感器反馈的 检测信号分别向变频调速器和定量调节阀输出控制信号;
[0015] 变频调速器,输出端连接离心栗的频率控制端,用于根据流量控制器的控制信号 对离心栗的频率进行粗条;
[0016] 离心栗,用于根据变频调速器的控制频率输出可控流量;
[0017] 定量调节阀,安装于离心栗的输出管道上,用于根据流量控制器的控制信号完成 流量的定量调节和控制;
[0018] 定量调节阀包括直行程电子执行机构、阀杆、阀芯、阀座和阀体,阀杆顶端通过连 接件安装于直行程电子执行机构底部,阀芯固定于阀杆底部,阀座安装于阀体内部将流通 通道隔开,阀芯与阀座上的阀孔相配合,阀芯的锥度小于等于0.122。
[0019] 进一步地,所述阀孔为圆柱孔。
[0020] 进一步地,所述定量调节阀还包括阀盖,所述阀盖套在阀杆表面,阀盖上端与直行 程电子执行机构底部固定连接、底部压紧阀体。
[0021] 进一步地,所述离心栗包括第一离心栗和第二离心栗,所述第一离心栗的第一输 出管道上安装第一定量调节阀,第二离心栗的第二输出管道上安装第二定量调节阀,第一 输出管道与第二输出管道之间设有连通管道。
[0022] 更进一步地,所述第一定量调节阀和第二定量调节阀的输出管道上分别安装第一 流量传感器和第二流量传感器。
[0023] 本发明由带变频调速器的离心栗作为液体输送机构,高精度直行程电子调节阀作 为液体流量调节机构,以流量传感器作为反馈机构,以流量控制器作为流量控制单元,组成 的一个宽实际可调比的高精度流量定量闭环控制系统。该系统有很小流量起点、能够从很 小流量到较大流量(301 /h-10001/h,适当改变阀芯和阀座的尺寸,流量的控制范围还可以 减小或加大),宽范围流量调节、实际可调比大、流量控制分辨率高(± 11/h)、使用寿命长、 运行稳定可靠、设备投入和维修费用低等多种优点,能够完全替代传统的加药输送设 备--进口计量栗。
[0024]该系统的核心部件高精度电子调节阀中阀芯为特别设计,具有缓角度,长行程,等 百分比特性,阀门的阀门开度从5%到95%可用,具有较宽的可调比和较高的控制精度。 [0025]本发明具有满足自来水加药需要的宽可调范围、低流量控制起点、高流量分辨率 和控制精度、性能价格比优越等特点,是对现有全国多数水厂加药净化生产过程采用的加 药模式的重大创新。它将加药工艺从人工手动、开环、间接、模糊和粗r的方式一跃为远程 自动、闭环、直接、精确和精细的输送方式,节能降耗、减员增效、保证生产安全,具有显著的 社会和经济效益。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明控制系统的一种示意图。
[0027] 图2为本发明控制系统的另一种示意图。
[0028] 图3为本发明定量调节阀的结构示意图。
[0029] 图中:1-流量传感器;2-流量控制器;3-变频调速器;4-离心栗;5-定量调节阀;6-第一变频调速器;7-第二变频调速器;8-第一离心栗;9-第二离心栗;10-第一输出管道;11-第二输出管道;12-连接管道;13-第一开关阀;14-第二开关阀;15-第一定量调节阀;16-第 二定量调节阀;17-第一流量传感器;18-第二流量传感器;19-直行程电子执行机构;20-连 接件;21 -阀杆;22-阀芯;23-阀座;24-阀孔;25-阀盖;26-阀体;27-流通通道。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明,便于清楚地了解本发 明,但它们不对本发明构成限定。
[0031] 如图1所示,本发明包括流量传感器1、流量控制器2、变频调速器3、离心栗4和定量 调节阀5,其中:
[0032] 流量传感器1安装于定量调节阀5的输出管道上,输出端连接流量控制器2的输入 端,用于检测离心栗4的输送流量并反馈检测信号至流量控制器2;
[0033] 流量控制器2输出端连接变频调速器3和定量调节阀5,用于根据流量传感器1反馈 的检测信号分别向变频调速器3和定量调节阀5输出控制信号;
[0034] 变频调速器3,输出端连接离心栗4的频率控制端,用于根据流量控制器2的控制信 号对离心栗4的频率进行粗调;
[0035] 离心栗4,用于根据变频调速器3的控制频率输出可控流量;
[0036] 定量调节阀5,安装于离心栗4的输出管道上,用于根据流量控制器2的控制信号完 成流量的定量调节和控制,同时将其阀门的开度信息发送给流量控制器。
[0037] 流量控制器2根据给定流量的大小,将流量分成多个区域,每个区域对应一个特定 的频率值。流量控制器2在就地或远程接受流量定量控制命令后,流量控制器根据给定值的 区域,首先根据给定流量的大小通过控制变频调速器3对离心栗4的频率进行粗调,使离心 栗4的频率到特定值,再将流量给定值与流量传感器1的反馈信号比较,采用PID、模糊控制 或其他控制算法,对定量调节阀5进行控制,控制定量调节阀5的阀芯2 2上下移动时节流面 积的改变来完成流量的定量调节和控制,使流量达到给定值,这个过程称为细调。流量控制 器协调离心栗频率和定量调节阀阀门开度的控制量,
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