CN101419085A - 污水流量恒流检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种能使大口径管道中污水流量保持恒流并高精度测量及在线检测其它污水流量计量仪器的检测系统。它是由带步进电机的截止阀与机壳入口连接，由能量转换滑槽、传力长轴，四方形平衡阻尼器、水平位移传递支架、位移传感器(LVDT)、主控制器按顺序连接并固定在机壳内，主控制器通过数据线与远程计算机连接。污水经截止阀从机壳入口自由下落进入能量转换滑槽产生的水平方向冲力，经传力长轴传到四方形平衡阻尼器再经传递支架传到位移传感器使其产生一个电流变化值，由主控制器按固定时间间隔A/D转换并换算成实时流量，测得的实时流量累计得到污水总量并由远程计算机显示结果，远程计算机可对系统进行控制并自动校准。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水流量恒流检测及污水流量计量器具的检验装置，尤其是能高精度(误差不超过±0.1％)检测混有多种复杂成份的污水流量并在线检验污水流量计量器具的污水流量恒流检测系统。
背景技术
随着环保产业对污水流量测量和控制的精确度、可靠性要求越来越高，国内外先后发展起来的流量仪表品种已有十几类、上百个，较有代表性的就有容积式、差压式、涡街式、面积式、电磁式、超声波式和热式流量计等类型，但因为流量是一个动态量，处于运动状态的液体内部不仅存在着粘性摩擦作用，还会产生不稳定的旋涡和二次流等复杂流动现象，测量仪表本身受到众多因素，如：管道、口径大小、形状(圆形、矩形)、边界条件、介质的物性(温度、压力、密度、粘度、脏污性、腐蚀性等)、流体的流动状态(紊流状态、速度分布等)以及安装条件与水平的影响，现有流量仪表尽管都有着各自的检测特点，但面对污水这种集上述诸多影响检测精度的因素于一体的特殊介质，在对其流量进行监控的实际应用中，现有的流量计都存在测量的流量显示值与实际流量偏差较大的问题，而且在排污企业与污水处理部门由于计量不准引起矛盾时计量检测部门也没有令人信服的标准在线检验装置对现有流量仪表进行权威性检验。
发明内容
为了克服现有流量仪表在检测污水流量时面对污水这种流量变化大、内部情况复杂、含杂质、腐蚀性的特殊介质时存在误差太大的问题，并解决计量部门没有有效的在线检测流量仪表准确性的标准装置的困难，本发明提供一种污水流量恒流检测系统，该污水流量恒流检测系统检测流量不受流体内部情况、流量变化、杂质成份和粘性的影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由步进电机、减速箱、截止阀依次连接，截止阀作为入口固定在机壳外，由能量转换滑槽、传力长轴，四方形平衡阻尼器、水平位移传递支架、位移传感器(LVDT)、主控制器按顺序连接并固定在机壳内，位移传感器(LVDT)与主控制器电连接，主控制器通过数据线与远程计算机连接。污水经截止阀进入机壳后自由下落到能量转换滑槽产生的水平方向冲力，经传力长轴传到四方形平衡阻尼器再经传递支架传到位移传感器使其产生一个电流变化值，由主控制器按固定时间间隔A/D转换并换算成实时流量，测得的实时流量累计得到污水总量并由连接主控制器的远程计算机显示结果，远程计算机可对污水流量恒流检测系统进行控制并自动校准。
本发明的有益效果是：
1、当实时流量与设置的目标值不一致时，主控制器控制步进电机调整截止阀开度使实时流量始终与设定的目标值基本一致，以确保流经能量转换滑槽的污水流量都稳定在设定的目标值附近，消除了由于污水流量变化太大引起的计量不准确。
2、污水流量是通过从截止阀自由下落到能量转换滑槽的污水冲击能量转换滑槽产生位移，水平位移传感器(LVDT)以电流变化量的形式测出，再由主控制器通过A/D转换并计算得到。无论污水的内部情况如何复杂，杂质成份如何多变，粘度如何，污水从能量转换滑槽内通过时结果都只是使能量转换滑槽产生一个不同的水平位移，高精度水平位移传感器(LVDT)能动态连续地检测出水平位移量，主控制器能以每秒钟处理五次以上的固定速度不间断地把水平位移传器(LVDT)的检测结果经A/D转换后换算成瞬时流量，最后得到准确的污水量；
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的总体结构图。
图1中弹簧板压板(8)，弹簧板夹板(9)，前平衡架(13)，弹簧板(14)，后平衡架(15)组成水平四方形平衡阻尼器；
图1中传感器固定座(10)，位移传感器LVDT(11)，传递支架(12)组成流量检测机构；
图1中能量转换滑槽(4)、传力长轴(5)、前平衡架(13)，弹簧板(14)，后平衡架(15)，中间墙板(16)组成能量转换机构；
图1中，步进电机(1)、减速箱(2)、截止阀(3)、主控制器(7)组成流量控制机构；
图2是图1中水平四方形平衡阻尼器放大详图。
图3是图1中流量检测机构放大详图。
图4是图1中主控制器(7)内部组成及本发明的电脑控制总体连接框图。
图中1.步进电机，2.减速器，3.截止阀，4.能量转换滑槽，5传力长轴，6.机壳，7.主控制器，8.弹簧板压板，9.弹簧板夹板，10.传感器固定座，11.位移传感器LVDT，12.传递支架，13.前平衡架，14.弹簧板，15.后平衡架，16.中间墙板，17.手轮，18.主控制板，19.步进电机控制器，20.模拟量变换器，21.远程控制计算机。
具体实施方式
能量转换机构：图1中，能量转换滑槽(4)、传力长轴(5)、前平衡架(13)，弹簧板(14)，后平衡架(15)，中间墙板(16)依次紧固连接。污水从截止阀(3)进入机壳(6)内的能量转换滑槽(4)产生的水平方向冲力，经传力长轴(5)传到四方形平衡阻尼器(图2)的前平衡架(13)。由于能量转换滑槽(4)与机壳中间墙板(16)不直接接触，只是固定在传力长轴(5)上，而传力长轴(5)另一端则穿过机壳中间墙板(16)上的孔(不与孔接触)，与固定在机壳中间墙板另一端控制箱内的四方平衡阻尼器(图2)的前平衡架(13)的中心内孔紧固连接，不与后平衡架(15)接触，前平衡架(13)与后平衡架(15)是通过弹簧板(14)固定在左右两个侧面连接的，受力时由于弹簧板(14)的弹性变形会相对于后平衡架(15)产生一个微小的位移，位移量与能量转换滑槽(4)上通过的污水流量成正比。
流量检测机构：图1中，传递支架(12)、位移传感器LVDT(11)、传感器固定座(10)；传递支架(12)固定在前平衡架(13)底部，位移传感器LVDT(11)外壳(内有感应线圈)通过传感器固定座(10)紧固在后平衡架(15)底部，而中心感应轴的一头则紧固在与前平衡架(13)底部紧固的水平位移传递支架(12)上，能量转换滑槽(5)上污水通过时反冲力所引起的水平位移被传递到位移传感器LVDT(11)中心感应轴上，使中心感应轴另一头在其外壳内的内部感应线圈中产生相同位移的无阻尼轴向运动，位移量以内部线圈电流变化量的形式由位移传感器LVDT(11)输出并传到主控制器(7)；图4中，主控制器(7)内的模拟量变换器(20)进行A/D转换并由主控制板(18)换算成实时流量，按固定时间间隔测得的实时流量累计得到污水总量并由远程控制计算机(21)显示。
流量控制机构：图1中，步进电机(1)、减速箱(2)、截止阀(3)、主控制器(7)；步进电机(1)两头出轴，一头装手轮，另一头与变速箱(2)连接，变速箱(2)再与截止阀(3)连接；图4中，步进电机(1)与主控制器(7)内的步进电机控制器(19)电连接，受主控制板(18)控制；截止阀(3)的开度是由产控制器(7)内的主控制板(18)根据检测到的瞬时流量值与系统设定的污水流量值进行实时比较，通过步进电机控制器(19)控制步进电机(1)正反转实现的，当主控制板(18)检测到的流量值大于设定值，就通过步进电机控制器(19)控制步进电机(1)把截止阀(3)关小，反之则开大，主控制板(18)用这种实时反馈的方式通过步进电机控制器(19)控制步进电机(1)使污水流量稳定在设定值附近，以确保进入检测仪的污水流量稳定(定量)，消除因流量变化太大引起的检测误差。
Claims (5)
1、一种污水流量恒流检测系统，由步进电机、减速箱、截止阀依次连接，截止阀作为入口固定在机壳外，由能量转换滑槽、传力长轴，四方形平衡阻尼器、水平位移传递支架、位移传感器(LVDT)、主控制器按顺序连接并固定在机壳内，其特征是：能量转换滑槽与传力长轴一端固定连接，传力长轴另一端穿过机壳中间墙板上的孔(不与孔接触)与固定在机壳中间墙板另一端的四方形平衡阻尼器前平衡架中心内孔紧固连接(不与后平衡架接触)；前平衡架底部与水平位移传递支架一端紧固连接，另一端与水平位移传感器(LVDT)中心感应轴紧固连接，水平位移传感器外壳通过固定座与背部紧固在机壳中间墙板上的四方形平衡阻尼器后平衡架底部紧固连接。
2、根据权利要求1所述的污水流量恒流检测系统，其特征是：步进电机与主控制器电连接，受主控制器控制，并两头出轴，一头装手轮，另一头与变速箱连接，变速箱再与截止阀连接，截止阀的开度是由主控制器根据检测到的瞬时流量值与系统设定的目标值进行实时比较后控制步进电机正反转实现的，当主控制器检测到的流量值大于设定值，就控制步进电机把截止阀关小，反之则开大，主控制器用这种实时反馈的方式控制步进电机使污水流量稳定在设定的目标值附近，以确保进入检测仪的污水流量稳定(定量)，消除因流量变化太大引起的检测误差。
3、根据权利要求1所述的污水流量恒流检测系统，其特征是：四方形平衡阻尼器前平衡架左右两侧与弹簧钢片一端连接，弹簧钢片另一端与后四方平平衡架左右两侧紧固连接，后平衡架背部与机壳中间墙板紧固连接。
4、根据权利要求1所述的污水流量恒流检测系统，其特征是：能量转换滑槽与机壳墙板不直接接触，只是固定在一根传力长轴上，而传力长轴另一端则穿过机壳中间墙板上的孔(不与孔接触)，与固定在机壳中间墙板另一端控制箱内的四方平衡阻尼器的前平衡架中心内孔紧固连接(不与后平衡架接触)，由于四方形平衡阻尼器的前平衡架与后平衡架是通过弹簧板固定在左右两个侧面连接的，受力时由于弹簧板的弹性变形会相对于后平衡架产生一个微小的位移，位移量与能量转换滑槽上通过的污水流量成正比。
5、根据权利要求1所述的污水流量恒流检测系统，其特征是：位移传感器(LVDT)外壳(内有感应线圈)紧固在四方形平衡阻尼器后平衡架底部，而中心感应轴的一头则紧固在与前平衡架底部紧固的水平位移传递支架上，能量转换滑槽上污水通过时反冲力所引起水平位移被传递到位移传感器中心感应轴上，使中心感应轴另一头在其外壳内的内部感应线圈中产生相同位移的无阻尼轴向运动，位移量以位移传感器内部线圈电流变化量的形式由位移传感器(LVDT)输出并传到主控制器进行处理。
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