达到扩展流量控制范围实际可调比和 流量闭环控制的目的。流量的设定，既可以远程设定，也可以现场设定。
[0038] 扩展定量流量控制系统实际可调比的原理，可采用其他电子式调节阀，在流量控 制器的指挥下，以流量传感器为反馈机构，采用离心栗变频粗调，采用调节阀细调的方法， 扩展流量控制范围，增加设计可调比。
[0039] 在流量控制器2的协调下，定量调节阀5的流量控制范围从301/h到10001/h(根据 需要，阀门的流通范围可适当增加或减少），流量控制分辨率±ΙΙ/h，控制精度0.2%，阀门 动作频率很低，运行平稳，性能大大优于计量栗。采用这种宽范围高精度的定量调节阀的流 量控制系统构成成本只有进口计量栗的三分之二，如果多条投加管路，采用一栗多阀的模 式，设备投入成本更低。
[0040] 图1所示的控制系统为每个加药点采用一台离心栗作为流量输送机构，采用一台 定量调节阀作为流量控制机构。为保证系统的完好性、生产更安全，也可以在每个加药点采 用两台离心栗，一用一热备份，作为流量输送机构;采用两台定量调节阀，一用一热备份，作 为流量控制机构。或者也可以采用一台备用的调节阀作为两个或多个加药点的备用阀门构 建安全系统。
[0041] 如图2所示，即为设有热备用离心栗和定量调节阀的示意图，离心栗设有两台，分 别为第一离心栗8和第二离心栗9，变频调速器也设置两台，为第一变频调速器7和第二变频 调速器8,对两台离心栗频率进行粗条，第一离心栗8的第一输出管道10上安装第一定量调 节阀15,第二离心栗9的第二输出管道11上安装第二定量调节阀16,第一定量调节阀15和第 二定量调节阀16的的输出管道上分别安装第一流量传感器17和第二流量传感器18。第一输 出管道10与第二输出管道11之间设有连通管道12。在第一输出管道10和第二输出管道11上 位于连通管道的输出侧还分别安装有第一开关阀13和第二开关阀14。
[0042] -般源水加药后的反应效果都要到很长滞后时间才能够检测到(经过反应沉淀后 检测沉淀水的浊度，一般滞后时间1-2个小时），如出现断药1个小时后检测到沉淀水浊度超 标，整个生产过程已经不可逆，会导致水厂水库的成品水全部被污染超标，整个水厂只有降 压停产，将成品水库的水全部排掉重新生产，造成极坏的社会影响和很大的经济损失。本发 明这种闭环流量控制系统为加药生产更安全的自动保障体系，能够避免出现上述问题。 [0043]在图2中，如第一离心栗8的频率和第一定量调节阀15的阀门开度都已经达到最 大，实际流量仍然严重偏离给定值，就会自动启动热备用第二离心栗9,如果问题仍然存在， 则关闭第一开关阀13,打开第二开关阀14,自动启动另一条加药管线及备用第二定量调节 阀16,利用第二流量传感器18构成闭环回路，按照给定流量进行控制并报警，从而彻底杜绝 断药现象发生，保证生产安全。两套管阀系统平时定时切换使用，保证系统的完好性。两套 液体输送管路也可以共用一个流量传感器，如图2中的虚线所示。
[0044] 如图3所示，定量调节阀5包括直行程电子执行机构19、阀杆21、阀芯22、阀座23、阀 盖25和阀体26,阀杆21顶端通过连接件20安装于直行程电子执行机构19底部，阀芯22固定 于阀杆21底部，阀座23安装于阀体26内部将流通通道27隔开，阀芯22与阀座23上的阀孔24 相配合。阀盖25套在阀杆21表面，阀盖25上端与直行程电子执行机构19底部固定连接、底部 压紧阀体26。阀芯22为椎体结构，阀芯22端部为半球形结构，阀芯22的锥度锥度小于等于 0.122，阀孔24为圆柱孔，对阀芯22参数特性设计，使其与阀孔24配合，从而达到较大的阀门 开度运行空间。
[0045] 定量调节阀5中阀芯22的设计是本发明的核心技术，对定量调节阀的阀芯22 (阀芯 上下移动，通过改变节流面积改变流量)进行专门设计，将阀芯设计成一个与垂直线收缩角 度很小、行程较长的椎体结构，椎体的尾部为半球形。当定量调节阀微开时，阀芯22和阀座 23之间的缝隙很小，节流大，只让极微小的流体通过，保证阀门具有很小流量的起点；随着 阀杆21上移，由于阀芯22的收缩角度很小，阀芯22与阀座23之间的缝隙缓慢增加，流道面积 的增加使得阀阻减少，流量缓慢增加，达到精密进行流量调节的目的；为了使阀门的流量能 够从最小起点到较高的流量，阀芯22的动作行程要设计得比较长20mm)，阀门的开度从 5%到95%可用，以增加流量的可调比和控制精度。
[0046] 如此特别设计的一种阀芯在阀座的配合下，在流量控制系统的总体协调控制下， 能够十分稳定地大范围调节和控制阀门的流量(从301 /h到10001/h)，控制精度达到± 11 / h，成为一种完全可以替代计量栗的定量调节阀。在阀芯和阀座的共同作用下，能够保证流 通特性为等百分比(或称对数特性），即单位位移变化引起的流量变化与此点的原有流量成 正比，而流量相对变化的百分比总是相等的，故又称等百分比特性。这样，在小开度时，流量 小，流量的变化也小，调节阀放大系数小，调节效果平稳缓和;在大开度时，流量大，流量的 变化也大，调节阀放大系数大，调节灵敏有效。
[0047] 阀芯和阀座的设计只是满足阀门超宽范围调节流量的必要条件，定量调节阀的流 量计算公式为中，Q-流量;ΛΡ-阀门节流前后压阻;A-节流面积;ξ-阻力 系数；γ重度;g加速度。
[0048] 当需要调节阀调节很小的流量时，节流面积A要变小，而此时ΛΡ会增加，如果流量 的推动压力是恒定的，当ΛΡ增加到一定程度时，会破坏调节阀动作的平稳度;而当需要调 节阀调节较大的流量时，节流面积要加大，而此时ΛΡ会减少，在一个恒定的流体推动力的 条件下，当ΛΡ减少到一定程度时，阀门调节的稳定性将会变得很差。
[0049] 如果在小流量调节时适当减少流体的推动力，而在大流量调节时适当增加流体的 推动力，而不仅仅是靠改变节流面积的方法来调节流量，则将大大增加调节的稳定性和调 节范围，因此，一个完整的流量定量调节控制系统，还应该包括变流体推动力系统，在本系 统中则由离心栗来完成，在加上上述的变频调速器、流量传感器和流量控制器，共同构成一 个流量定量闭环控制系统。
[0050] 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统，其特征在于:包括 流量传感器（1)，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； 流量控制器(2)，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； 变频调速器(3)，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； 离心栗(4)，用于根据变频调速器的控制频率输出可控流量； 定量调节阀（5)，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； 定量调节阀（5)包括直行程电子执行机构（19)、阀杆（21)、阀芯（22)、阀座（23)和阀体 (26)，阀杆(21)顶端通过连接件安装于直行程电子执行机构（19)底部，阀芯(22)固定于阀 杆(21)底部，阀座(23)安装于阀体(26)内部将流通通道隔开，阀芯（22)与阀座（23)上的阀 孔(24)相配合，阀芯(22)的锥度小于等于0.122。2. 根据权利要求1所述的一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统，其特征在于:所 述阀孔(24)为圆柱孔。3. 根据权利要求1所述的一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统，其特征在于:所 述定量调节阀（5)还包括阀盖(25)，所述阀盖(25)套在阀杆(21)表面，阀盖(25)上端与直行 程电子执行机构（19)底部固定连接、底部压紧阀体(26)。4. 根据权利要求1所述的一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统，其特征在于:所 述离心栗包括第一离心栗(8)和第二离心栗(9)，所述第一离心栗(8)的第一输出管道（10) 上安装第一定量调节阀（15)，第二离心栗(9)的第二输出管道（11)上安装第二定量调节阀 (16) ，第一输出管道(10)与第二输出管道(11)之间设有连通管道(12)。5. 根据权利要求4所述的一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统，其特征在于:所 述第一定量调节阀（15)和第二定量调节阀（16)的输出管道上分别安装第一流量传感器 (17) 和第二流量传感器(18)。
【专利摘要】本发明公开了一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统。它包括用于检测离心泵的输送流量并反馈检测信号至流量控制器的流量传感器；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的输出控制信号的流量控制器；用于根据流量控制器的控制信号对离心泵的频率进行粗条的变频调速器；用于根据变频调速器的控制频率输出可控流量的离心泵；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的定量调节阀。本发明具有很小流量起点、能够从很小流量到较大流量宽范围流量调节、实际可调比大、流量控制分辨率高、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——进口计量泵。
【IPC分类】G05D7/06
【公开号】CN105425836
【申请号】CN201510828340
【发明人】杨晓林, 周强, 吴嘉秾
【申请人】杨晓林
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月25日