一種寬實際可調比高精度流量定量控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于自來水生產(chǎn)工藝技術領域，具體涉及一種寬實際可調比高精度流量定 量控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 自來水制水工業(yè)加藥凈化工藝，需要根據(jù)源水參數(shù)的變化，定量向源水投入液體 絮凝劑，通過混凝反應、沉淀和過濾，使水質池度指標達到國家標準。全國大中城市90%以 上的水廠加藥都采用計量栗作為定量輸送機構。計量栗是一種往復式運轉的容積栗，能夠 定量輸送液體的設備，它主要通過對其沖程(改變容積大小)和頻率(改變往復運轉速度)的 調節(jié)來改變輸送液體的量。其頻率的調節(jié)范圍為20Hz-50Hz，沖程的調整范圍為10 %-100%〇
[0003]理論上計量栗的流量計算公式為:Qi = Qs(FXX)/(50X100)
[0004] 式中，Qi為實際流量，Qs為計量栗的最大量程，F(xiàn)為計量栗實際運行頻率，X為計量栗 實際運行沖程。
[0005] 從長期運行實踐看，計量栗存在下列問題：
[0006] 1、計量栗尤其是國產(chǎn)計量栗實際輸送流量與其理論計算值比較，存在比較嚴重的 非線性，計量栗長時間運行，隔膜劣化也導致流量特性畸變。但操作人員一般認為計量栗是 一種容積式定量輸送設備，可以在沒有流量監(jiān)測的條件下使用，按照理論值現(xiàn)場人工操作 計量栗，手工改變計量栗的行程和通過變頻調速器改變計量栗的頻率，但計量栗究竟輸送 了多少絮凝劑，并不清楚，是一種開環(huán)運行模式，存在嚴重的生產(chǎn)安全的隱患；為了保證出 廠水達標，操作人員往往多加絮凝劑，過度加藥(好比一個彈簧，本來用力使彈簧壓到下限 即可，而過度用力會使彈簧產(chǎn)生永久變形），這樣會使出廠水很清，但過度加藥(聚合氯化 鋁)存在出廠水鋁離子超標的潛在飲用水安全風險。
[0007] 2、計量栗是一個不間斷往復運行的容積栗，隨著計量栗的運行時間不斷增加，機 械磨損會增加，隔膜劣化程度也增加(一般兩年要更換一次隔膜），因此維修成本高，使用壽 命有限。
[0008] 3、不少水廠使用的源水，平時水很清，加藥量很小(有時加藥量小到20-301/h)，而 暴雨來后加藥流量也會增加到很大(有時達到700-8001/h)。用戶在購買計量栗時往往根據(jù) 最大流量采購，而這些大量程的計量栗在小流量時運行十分困難，為了降低計量栗的輸送 流量，當采用變頻調速器把計量栗的頻率調到20Hz以下時，由于電機轉速降低導致電機散 熱不好，容易燒毀計量栗的電機。
[0009] 4、計量栗，尤其是進口計量栗，價格較貴，加上配套的變頻調速器和其他附件，是 整個加藥設備中投入較大的部分。維修和幾年后全部更換又是一筆較大的開支。
[0010]因此，需尋找一種能夠代替計量栗從很小流量(301/h)到很大流量（10001/h)超大 范圍流量調節(jié)、調節(jié)分辨率高（± 11/h)、性能價格比高和使用壽命長的流量調節(jié)裝置。
[0011] -般工業(yè)控制通用調節(jié)閥作為自動化控制的最終執(zhí)行部分，一般閥門開度從25% 到80%即可滿足控制要求，閥門在開度為25%以下時閥門基本關閉，但閥門一開啟，在管路 壓力的推動下，即使是小口徑的精小型單座直通閥（DN10 口徑的調節(jié)閥的流量系數(shù)KV= 1.6)，通過閥門的流量起點就可以達到幾百升/時；一般調節(jié)閥理論設計的可調比為30:1， 但在串聯(lián)管路運行環(huán)境條件下實際可調比只能夠到5:1左右，這個可調比基本可以滿足在 工業(yè)定值控制的需要；由于通過調節(jié)閥的流量較大，閥門的開度范圍有限，因此調節(jié)的分辨 率較粗。顯然，一般調節(jié)閥無法滿足自來水加藥需要的具有超小流量起點、較大的實際可調 比和精細的控制流量分辨率的要求，即直接采用一般工業(yè)調節(jié)閥來代替計量栗無法實現(xiàn)大 范圍的流量精密控制。

【發(fā)明內容】

[0012] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述【背景技術】存在的不足，提供一種寬實際可調比高 精度流量定量控制系統(tǒng)。
[0013] 本發(fā)明采用的技術方案是：一種寬實際可調比高精度流量定量控制系統(tǒng)，包括流 量傳感器，安裝于定量調節(jié)閥的輸出管道上，輸出端連接流量控制器的輸入端，用于檢測離 心栗的輸送流量并反饋檢測信號至流量控制器；
[0014] 流量控制器，輸出端連接變頻調速器和定量調節(jié)閥，用于根據(jù)流量傳感器反饋的 檢測信號分別向變頻調速器和定量調節(jié)閥輸出控制信號；
[0015] 變頻調速器，輸出端連接離心栗的頻率控制端，用于根據(jù)流量控制器的控制信號 對離心栗的頻率進行粗條；
[0016] 離心栗，用于根據(jù)變頻調速器的控制頻率輸出可控流量；
[0017] 定量調節(jié)閥，安裝于離心栗的輸出管道上，用于根據(jù)流量控制器的控制信號完成 流量的定量調節(jié)和控制；
[0018] 定量調節(jié)閥包括直行程電子執(zhí)行機構、閥桿、閥芯、閥座和閥體，閥桿頂端通過連 接件安裝于直行程電子執(zhí)行機構底部，閥芯固定于閥桿底部，閥座安裝于閥體內部將流通 通道隔開，閥芯與閥座上的閥孔相配合，閥芯的錐度小于等于0.122。
[0019] 進一步地，所述閥孔為圓柱孔。
[0020] 進一步地，所述定量調節(jié)閥還包括閥蓋，所述閥蓋套在閥桿表面，閥蓋上端與直行 程電子執(zhí)行機構底部固定連接、底部壓緊閥體。
[0021] 進一步地，所述離心栗包括第一離心栗和第二離心栗，所述第一離心栗的第一輸 出管道上安裝第一定量調節(jié)閥，第二離心栗的第二輸出管道上安裝第二定量調節(jié)閥，第一 輸出管道與第二輸出管道之間設有連通管道。
[0022] 更進一步地，所述第一定量調節(jié)閥和第二定量調節(jié)閥的輸出管道上分別安裝第一 流量傳感器和第二流量傳感器。
[0023] 本發(fā)明由帶變頻調速器的離心栗作為液體輸送機構，高精度直行程電子調節(jié)閥作 為液體流量調節(jié)機構，以流量傳感器作為反饋機構，以流量控制器作為流量控制單元，組成 的一個寬實際可調比的高精度流量定量閉環(huán)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)有很小流量起點、能夠從很 小流量到較大流量(301 /h-10001/h，適當改變閥芯和閥座的尺寸，流量的控制范圍還可以 減小或加大），寬范圍流量調節(jié)、實際可調比大、流量控制分辨率高（± 11/h)、使用壽命長、 運行穩(wěn)定可靠、設備投入和維修費用低等多種優(yōu)點，能夠完全替代傳統(tǒng)的加藥輸送設 備--進口計量栗。
[0024]該系統(tǒng)的核心部件高精度電子調節(jié)閥中閥芯為特別設計，具有緩角度，長行程，等 百分比特性，閥門的閥門開度從5%到95%可用，具有較寬的可調比和較高的控制精度。 [0025]本發(fā)明具有滿足自來水加藥需要的寬可調范圍、低流量控制起點、高流量分辨率 和控制精度、性能價格比優(yōu)越等特點，是對現(xiàn)有全國多數(shù)水廠加藥凈化生產(chǎn)過程采用的加 藥模式的重大創(chuàng)新。它將加藥工藝從人工手動、開環(huán)、間接、模糊和粗r的方式一躍為遠程 自動、閉環(huán)、直接、精確和精細的輸送方式，節(jié)能降耗、減員增效、保證生產(chǎn)安全，具有顯著的 社會和經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)的一種示意圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明控制系統(tǒng)的另一種示意圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明定量調節(jié)閥的結構示意圖。
[0029] 圖中：1-流量傳感器;2-流量控制器;3-變頻調速器;4-離心栗；5-定量調節(jié)閥；6-第一變頻調速器;7-第二變頻調速器;8-第一離心栗;9-第二離心栗；10-第一輸出管道;11-第二輸出管道；12-連接管道；13-第一開關閥；14-第二開關閥；15-第一定量調節(jié)閥；16-第 二定量調節(jié)閥；17-第一流量傳感器；18-第二流量傳感器；19-直行程電子執(zhí)行機構；20-連 接件;21 -閥桿;22-閥芯;23-閥座;24-閥孔;25-閥蓋;26-閥體;27-流通通道。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，便于清楚地了解本發(fā) 明，但它們不對本發(fā)明構成限定。
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明包括流量傳感器1、流量控制器2、變頻調速器3、離心栗4和定量 調節(jié)閥5,其中：
[0032] 流量傳感器1安裝于定量調節(jié)閥5的輸出管道上，輸出端連接流量控制器2的輸入 端，用于檢測離心栗4的輸送流量并反饋檢測信號至流量控制器2;
[0033] 流量控制器2輸出端連接變頻調速器3和定量調節(jié)閥5,用于根據(jù)流量傳感器1反饋 的檢測信號分別向變頻調速器3和定量調節(jié)閥5輸出控制信號；
[0034] 變頻調速器3,輸出端連接離心栗4的頻率控制端，用于根據(jù)流量控制器2的控制信 號對離心栗4的頻率進行粗調；
[0035] 離心栗4,用于根據(jù)變頻調速器3的控制頻率輸出可控流量；
[0036] 定量調節(jié)閥5,安裝于離心栗4的輸出管道上，用于根據(jù)流量控制器2的控制信號完 成流量的定量調節(jié)和控制，同時將其閥門的開度信息發(fā)送給流量控制器。
[0037] 流量控制器2根據(jù)給定流量的大小，將流量分成多個區(qū)域，每個區(qū)域對應一個特定 的頻率值。流量控制器2在就地或遠程接受流量定量控制命令后，流量控制器根據(jù)給定值的 區(qū)域，首先根據(jù)給定流量的大小通過控制變頻調速器3對離心栗4的頻率進行粗調，使離心 栗4的頻率到特定值，再將流量給定值與流量傳感器1的反饋信號比較，采用PID、模糊控制 或其他控制算法，對定量調節(jié)閥5進行控制，控制定量調節(jié)閥5的閥芯2 2上下移動時節(jié)流面 積的改變來完成流量的定量調節(jié)和控制，使流量達到給定值，這個過程稱為細調。流量控制 器協(xié)調離心栗頻率和定量調節(jié)閥閥門開度的控制量，