一种流体控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于流体控制技术领域。 技术背景
[0002] 在流程工业中，流体控制系统主要由各种泵（通常是离心泵）、变频器和控制器等 构成。但在流量控制精度要求较高时，都是采用计量泵，而不是离心泵。主要原因是计量泵 的出口流量可精确控制，而离心泵就很难做到这一点。特别是在大流量场合下，变频器输出 变化零点几赫兹时，离心泵的出口流量变化也是一个不小的量，很难达到计量泵的控制精 度，而且大功率变频器也不便宜。但计量泵也有几个的缺点：
[0003] 1)成本远高于离心泵。特别是大流量计量泵的售价是离心泵的十几倍到几十倍；
[0004] 2)因计量泵的输出是脉动性的，所以出口处必须安装缓冲装置，增加了系统费 用；
[0005] 3)计量泵的隔膜和进出口阀属于易损件，要定期更换，维护成本高（若干年后的 累计费用就接近购买新泵的费用）。
[0006] 计量泵的上述缺点恰恰是离心泵的优点，即价格低，没有需要更换的易损件，也不 需要安装缓冲装置。但离心泵的缺点也是致命的，很难满足高精度流量控制要求，尤其在大 流量场合。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的旨在提出一种流体控制系统，既可大幅降低成本和维护费用，又具 有很高的控制精度，特别适用于大流量高精度的流体控制场合。
[0008] 本发明是通过以下技术方案实现的。
[0009] 本发明所述的流体控制系统包括流量不同的两台并联运行的离心泵、止回阀、流 量计、小功率变频器和控制器。
[0010] 更具体地说，本发明所述的流体控制系统包括大流量离心泵（E1)、小流量离心泵 (E2)、止回阀（V)、流量计（Q)、变频器和控制器。大流量离心泵（E1)与小流量离心泵（E2) 并联，小流量离心泵（E2)出口端管路上串接可防止倒灌的止回阀（V);系统主管道上连接 流量计（Q)，大流量离心泵（E1)直接由电网供电，按工频运行，不做控制。控制器连接流量 计（Q)，得到主管道中的实际流量，控制器另与变频器连接，向变频器发送频率调整量指令， 小流量离心泵（E2)连接到变频器，由变频器供电，运行于调速状态。
[0011] 本发明的流体控制过程是：所需要的流体物料主要由大流量离心泵（E1)供给，其 余部分由小流量离心泵（E2)供给。控制器由流量计⑷）得到主管道中的实际流量，与设定 值比较后得到当前流量误差，经控制算法运算后得到频率调整量，控制器将频率调整量指 令传递给变频器，变频器根据接收到的指令改变输出电压频率，使小流量离心泵（E2)的转 速改变，其输出流量也跟随改变，进而使系统流量变化，最后使得流量误差小于容许误差。
[0012] 本发明所述的流体控制系统还可以在以上技术方案，在小流量离心泵（E2)管路 上串接一台与小流量离心泵（E2)同型号的小流量离心泵（E3)。可以更好地解决单台小流 量离心泵在扬程上与大流量离心泵不匹配的情况。
[0013] 本发明的设计思想是：大、小流量离心泵的出口流量跟随转速变化的百分比是一 样的，这是由离心泵的物理结构决定的，不是控制方法能够改变的。但只要选择合适的小流 量离心泵，当变频器输出变化一个最小量时，其出口流量的变化量能够保持在系统误差范 围内就可以实现所要求的控制精度。那么，将常规流体控制系统拆分成两个部分。系统所要 求的流量大部分由大流量离心泵来提供，不足的部分由小流量离心泵来提供。对大流量离 心泵不做控制，任其自由运行。通过控制小流量离心泵来满足系统流量控制精度要求。即 "一分为二、放大管小"是本发明的设计思想。
[0014] 本发明所述的流体控制系统的理论证明如下。
[0015] 利用泵行业通用的最小二乘法拟合可得到大流量离心泵（E1)和小流量离心泵 (E2)的H-Q特性曲线方程
【主权项】
1. 一种流体控制系统，其特征是包括大流量离心泵、小流量离心泵、止回阀、流量计、变 频器和控制器；大流量离心泵与小流量离心泵并联，小流量离心泵出口端管路上串接一止 回阀；系统主管道上连接流量计，大流量离心泵由电网供电，按工频运行；控制器连接流量 计，得到主管道中的实际流量，控制器另与变频器连接，向变频器发送频率调整量指令，小 流量离心泵连接到变频器由变频器供电，运行于调速状态。
2. 根据权利要求1所述的流体控制系统，其特征是在小流量离心泵管路上串接一台与 小流量离心泵同型号的小流量离心泵。
【专利摘要】一种流体控制系统，包括大流量离心泵、小流量离心泵、止回阀、流量计、变频器和控制器；大流量离心泵与小流量离心泵并联，小流量离心泵出口端管路上串接一止回阀；系统主管道上连接流量计，大流量离心泵由电网供电，按工频运行；控制器连接流量计，得到主管道中的实际流量，控制器另与变频器连接，向变频器发送频率调整量指令，小流量离心泵连接到变频器由变频器供电，运行于调速状态。本发明可使用价格低、频率分辨率又高的变频器节约费用，且控制精度很高；小流量离心泵的惯性小，可大幅提高流体控制系统的动态性能；在防止水锤方面无额外约束条件；管道不很长时，小流量离心泵可由单独管道接入容器，控制算法更简单；系统具有很强的鲁棒性。
【IPC分类】F04D27-00
【公开号】CN104595222
【申请号】CN201410640741
【发明人】张肃宇, 张宁裕
【申请人】南昌大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年11月13日