CN106151880A - 一种小流量调节系统及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小流量调节系统及其调节方法，属于阀门控制领域。本发明的一种小流量调节系统，包括设置在进流管上的稳压调节阀，进流管与排流管之间设置有电磁阀组，电磁阀组主要由至少3个并联的定量流管组成，各定量流管的管径均不相同，且流经定量流管的流量额定；定量流管上均连接有控制管路通断的电磁阀，通过不同定量流管的相互组合控制排流管的流量。本发明把传统的阀体流量控制改进为管路流量控制，能够对管路中的流量进行精确控制，定量流管可实现小流量流通，而且响应速度快，具有较好的使用效果。

Description

一种小流量调节系统及其调节方法

技术领域

本发明涉及阀门控制技术领域，更具体地说，涉及一种小流量调节系统及其调节方法。

背景技术

随着科技的发展，用户对钢材的质量提出了越来越高的要求。因此炉外精炼已经成为现代化钢厂的重要组成部分，是它生产纯净钢保证连铸顺利进行的重要手段。其中LF(Lade Furnace)精炼炉是应用最广、数量最多的精炼炉，而氩气流量控制是LF精炼炉中的一个重要环节。目前LF炉吹氩控制系统一般都是采用手动或流量负反馈PID方式。但是从系统的观点看，在精炼炉底吹氩过程中，由于被控对象的非线性、数学模型的不确定性及系统工作的剧烈变化等因素，要对被控量-氩气流量进行精确控制。

现有技术中多是采用手动或流量负反馈PID方式进行流量控制，流量负反馈PID方式较为常用，其精确度相对于手动调节也能达到更高的水平。但是负反馈调节对于精度要求不高的情况使用较好，如果是需要高精度控制，其从接受信号到反馈执行控制阀门开度，需要相对较长的时间，无法保证精度。尤其是进行小流量控制时，普通阀即便能够缩短反馈时间，却难以达到相应的精度要求，因此，如何提高小流量需求的控制精度成为技术发展的难点。

中国专利申请号：201510229868.3，申请日：2015年7月22日，发明创造名称为：一种蒸汽小流量控制系统，该申请案公开了一种蒸汽小流量控制系统，包括蒸汽进汽主管，减压后蒸汽主管，蒸汽进汽主管及减压后蒸汽主管之间设有连接管道，与连接管道并联连接的减温减压控制单元及小流量控制单元，小流量控制单元包括管道以及在管道上依次设置的DN150闸阀、DN125安全阀及DN150闸阀，控制蒸汽通过量为3～10t/h。该申请案只是设置各小流量旁路进行流量调节，实质上并不能改变小流量调解时存在的问题。

针对上述问题，很多企业选择采用针形阀芯的结构，通过对针形阀芯的阀芯形状修正来满足流量特性的要求，一般的针形阀芯尺寸为很小，这种针形阀芯的小流量阀结构虽然能满足小流量阀的使用要求，但在实际的使用过程会出现一些固有的缺点：针形阀芯容易断裂，因为尺寸较小，流体在此处的流速较快，很容易对针形阀芯产生破坏性冲刷，破坏针形阀芯，所以在实际使用中很容易出现断裂现象。此外，因为针形阀芯的曲线是通过流量试验数据然后工人用手工研磨出来的，导致了每次都不一样，制作稳定性差，调节精度差。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中小流量控制时精度低的不足，提供了一种小流量调节系统及其调节方法，本发明中的调节系统能够精确对管路中的流量进行控制，定量流管可实现小流量流通，而且响应速度快，具有较好的使用效果。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种小流量调节系统，包括设置在进流管上的稳压调节阀，进流管与排流管之间设置有电磁阀组，电磁阀组主要由至少3个并联的定量流管组成，各定量流管的管径均不相同，且流经定量流管的流量额定；所述定量流管上均连接有控制管路通断的电磁阀，通过不同定量流管的相互组合控制排流管的流量。

作为本发明更进一步的改进，所述稳压调节阀排流口一侧设置有第二压力变送器。

作为本发明更进一步的改进，所述稳压调节阀进流口一侧设置有第一压力变送器。

作为本发明更进一步的改进，所述排流管上安装有流量计。

作为本发明更进一步的改进，在电磁阀组的进流口和/或排流口侧设置有管路通断控制阀。

作为本发明更进一步的改进，所述的定量流管上还连接有定量流管控制阀，用于控制定量流管的管路通断。

作为本发明更进一步的改进，所述进流管与排流管之间设置有旁路流管，电磁阀组与旁路流管并联。

作为本发明更进一步的改进，所述旁路流管上设置有旁路控制阀。

作为本发明更进一步的改进，定量流管的额定流量为2^n，n为0～10之间的自然数。

本发明的一种小流量阀调节系统的流量调节方法，其调节过程为：

步骤1、使旁路控制阀处于关闭状态，阀组控制阀、排流管控制阀处于开启状态，稳压调节阀和各阀组控制阀均处于关闭状态；

步骤2、根据设定的压力值调节稳压调节阀的阀门开度，然后根据流量需要，把定量流管中的额定流量组合，打开对应的电磁阀；

步骤3、当需要调节流量时，关闭相应额定值对应的定量流管的电磁阀，开启所需额定值对应的定量流管的电磁阀。

步骤4、通过流量计检测排流管中流量，通过第一压力变送器、第二压力变送器检测压力。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种小流量调节系统，采用总管路中的稳压调节阀与电磁阀组中的电磁阀配合使用，稳压调节阀可控制管路中流体压力，电磁阀组中的不同定量流管的相互配合能够满足对不同流量的需求，把传统的阀体流量控制改进为管路流量控制，从而摆脱了阀体尺寸对技术发展的限制，而且响应速度更快，控制精度提高；

(2)本发明的一种小流量调节系统，在个管路中均设置有控制阀，该控制阀可以为手动截止阀，便于系统的安装检修；所设置的旁路流管与电磁阀组并联连接在管路中，当电磁阀组出现故障时，可以通过旁路流管是系统继续工作，减少损失；

(3)本发明的一种小流量调节系统，所设置的第一压力变送器、第二压力变送器可检测阀前、阀后压力，便于稳压调节；通过流量计可检测到管路中的实际流量，可辅助判断电磁阀组是否出现故障。

附图说明

图1为本发明的小流量调节系统的结构示意图。

示意图中的标号说明：101、进流管；102、旁路流管；103、定量流管；104、排流管；201、第一压力变送器；202、第二压力变送器；203、流量计；301、稳压调节阀；302、阀组截止阀；303、定量流管控制阀；304、电磁阀；305、旁路控制阀；306、排流管控制阀。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种小流量调节系统，包括设置在进流管101上的稳压调节阀301，稳压调节阀301能够进行压力调节，从而控制流体压力，进流管101与排流管104之间设置有电磁阀组，电磁阀组主要由7个并联的定量流管103组成，各定量流管103的管径均不相同，且流经定量流管103的流量额定。以用在LF炉吹氩控制系统中为例，其额定流量分别为1m³/h、2m³/h、4m³/h、8m³/h、16m³/h、32m³/h、64m³/h，且经过精确标定，即在要求的压力范围内对流量进行测试；每个定量流管103上均连接有控制管路通断的电磁阀304，通过不同定量流管103的相互组合控制排流管104的流量。

传统调节阀在进行流量调节时，多是通过阀门开度来调节流量，以调节阀作为流量调节主体。而本实施例中的电磁阀34只是起到管路切断作用，流经每个定量流管103的流量为其额定流量，把额定流量设定为1m³/h、2m³/h、4m³/h、8m³/h、16m³/h、32m³/h、64m³，1m³/h与2m³/h组合实现3m³/h流量，1m³/h与4m³/h组合达到5m³/h流量，2m³/h与4m³/h组合达到6m³/h流量，1m³/h、2m³/h、4m³/h的三个定量流管同时开通达到7m³/h的流量，根据此原理，可以实现1m³/h至127m³/h之间值任一值的流量调节。

传统调节阀在进行流量调解时，需要根据反馈再执行相应的调节动作，控制阀门开口，其反应时间长，一般在10s以上才能实现流量稳定。而本实施例中直接控制电磁阀34切断管路，无需进行反馈响应，调节时间更短；而且最小可实现1m³/h的流量调节，相对于普通调节阀具有更高的控制精度。本实施例可应用在气体和液体流质中，没有具体限制。

实施例2

本实施例的一种小流量调节系统，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：电磁阀组的进流口侧设置有阀组控制阀302，排流口侧设置有排流管控制阀306，阀组控制阀302和排流管控制阀306均为手动截止阀，用于控制管路通断。当检修维护时，可以通过阀组控制阀302和排流管控制阀306控制管路中断进行维修更换。

更进一步地，稳压调节阀301排流口一侧设置有第二压力变送器202，便于检测小流量系统工作压力，排流管104上安装有流量计203，用于检测实际流量。当流量计203中显示的实际流量与设定流量不符时，电磁阀组可能出现故障，通过阀组控制阀302和排流管控制阀306关闭管路，然后可进行维护。

实施例3

本实施例的一种小流量调节系统，其基本结构与实施例2相同，其不同之处在于：当流量调节范围较小时，还可以选用部分较小值的定量流管与大额定值的定量流管配合，例如选用1m³/h、2m³/h、4m³/h、8m³/h、64m³/h的定量流管相配合，主要是通过1m³/h、2m³/h、4m³/h、8m³/h间的组合与64m³/h相配合，维持64m³/h的基本流量不变，控制1m³/h、2m³/h、4m³/h、8m³/h定量流管中电磁阀的通断实现小流量调节。

实施例4

本实施例的一种小流量调节系统，其基本结构与实施例2相同，其不同之处在于：稳压调节阀301进流口一侧设置有第一压力变送器201，第一压力变送器201用于检测稳压调节阀301的阀前压力，第二压力变送器202用于检测稳压调节阀301的阀后压力。

更进一步地，在进流管101与排流管104之间设置有旁路流管102，电磁阀组与旁路流管并联。旁路流管102上设置有旁路控制阀305，该旁路控制阀305为手动截止阀，当电磁阀组出现故障时，可以关闭阀组控制阀302，打开旁路控制阀305保证系统继续工作，减少损失。

更进一步地，定量流管103上还连接有定量流管控制阀303，用于控制定量流管103的管路通断。便于维护或更换电磁阀304。

此外，还可用电磁调节阀代替稳压调节阀301，设置稳压调节阀301的主要目的在于保证压力的稳定，当用电磁调节阀代替稳压调节阀301时，可以通过第二压力变送器202对稳压调节阀301进行信息反馈，使压力稳定在设定范围内，以保证电磁阀组的压力稳定，从而确保流量的精度控制的准确性。

实施例5

本实施例的一种小流量调节系统，其基本结构与实施例4相同，其不同之处在于：旁路控制阀305选用电磁流量调节阀，其能够与电磁阀组协同工作。即以旁路控制阀305作为基本流量阀，使其稳定在一个流量值，通过电磁阀组进行流量调节。如此设置可以利用旁路中的电磁流量调节阀进行大流量控制，主要依靠电磁阀组进行流量调节，既能减少电磁阀组的定量流管的数量，又能实现高精度的流量控制，使用效果好。

针对上述实施例，其方案的特征之间可以相互组合，没有特别限制。本发明还提供了一种小流量调节系统的流量调节方法，其调节过程为：

步骤1、使旁路控制阀305处于关闭状态，阀组控制阀302、排流管控制阀306处于开启状态，稳压调节阀301和各阀组控制阀302均处于关闭状态；

步骤2、根据设定的压力值调节稳压调节阀301的阀门开度，然后根据流量需要，把定量流管103中的额定流量组合，打开对应的电磁阀304；

例如需要84m³/h的流量，可控制额定流量为64m³、16m³/h、4m³/h的定量流管中的电磁阀304打开，总流量为84m³/h。

步骤3、当需要调节流量时，关闭相应额定值对应的定量流管103的电磁阀304，开启所需额定值对应的定量流管103的电磁阀304。

例如需要调节流量到88m³/h时，只需关闭4m³/h的定量流管中的电磁阀304，开启8m³/h的定量流管中的电磁阀304，总流量为88m³/h。

步骤4、通过流量计203观测排流管104中流量，通过第一压力变送器201、第二压力变送器202观测压力，确保系统工作正常。

需要说明的是，本发明主要是以在LF炉吹氩控制中流量的控制为例，进行方案说明；此时把最小流量设定为1m³/h在该领域已经是很小的流量，该领域中普通的调节阀难以得到该精度。如果应用到其他领域，也可设置为更小的流量，没有具体限制。

此外，本发明中把定量流管103的额定流量为2^n的主要目的在于通过相互组合能够实现连续值流量范围的调节，可作为优选方法，具体使用时也可根据需要进行数据更改，例如设置额定流量为1m³/h、2m³/h、3m³/h的定量流管，没有具体限制。

本发明采用总管路中的稳压调节阀与电磁阀组中的电磁阀配合使用，稳压调节阀可控制管路中流体压力，电磁阀组中的不同定量流管的相互配合能够满足对不同流量的需求，把传统的阀体流量控制改进为管路流量控制，从而摆脱了阀体尺寸对技术发展的限制，而且响应速度更快，控制精度提高，为技术的革新发展提供了研究基础。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种小流量调节系统，包括设置在进流管(101)上的稳压调节阀(301)，其特征在于：进流管(101)与排流管(104)之间设置有电磁阀组，电磁阀组主要由至少3个并联的定量流管(103)组成，各定量流管(103)的管径均不相同，且流经定量流管(103)的流量额定；所述定量流管(103)上均连接有控制管路通断的电磁阀(304)，通过不同定量流管(103)的相互组合控制排流管(104)的流量。

2.根据权利要求1所述的一种小流量调节系统，其特征在于：所述稳压调节阀(301)排流口一侧设置有第二压力变送器(202)。

3.根据权利要求1或2所述的一种小流量调节系统，其特征在于：所述稳压调节阀(301)进流口一侧设置有第一压力变送器(201)。

4.根据权利要求1或2所述的一种小流量调节系统，其特征在于：所述排流管(104)上安装有流量计(203)。

5.根据权利要求1所述的一种小流量调节系统，其特征在于：在电磁阀组的进流口和/或排流口侧设置有管路通断控制阀。

6.根据权利要求1所述的一种小流量调节系统，其特征在于：所述的定量流管(103)上还连接有定量流管控制阀(303)，用于控制定量流管(103)的管路通断。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的一种小流量调节系统，其特征在于：所述进流管(101)与排流管(104)之间设置有旁路流管(102)，电磁阀组与旁路流管并联。

8.根据权利要求7所述的一种小流量调节系统，其特征在于：所述旁路流管(102)上设置有旁路控制阀(305)。

9.根据权利要求1所述的一种小流量调节系统，其特征在于：定量流管(103)的额定流量为2^n，n为0～10之间的自然数。

10.一种小流量调节系统的流量调节方法，其特征在于：其调节过程为：

步骤1、使旁路控制阀(305)处于关闭状态，阀组控制阀(302)、排流管控制阀(306)处于开启状态，稳压调节阀(301)和各阀组控制阀(302)均处于关闭状态；

步骤2、根据设定的压力值调节稳压调节阀(301)的阀门开度，然后根据流量需要，把定量流管(103)中的额定流量组合，打开对应的电磁阀(304)；

步骤3、当需要调节流量时，关闭相应额定值对应的定量流管(103)的电磁阀(304)，开启所需额定值对应的定量流管(103)的电磁阀(304)；

步骤4、通过流量计(203)检测排流管(104)中流量，通过第一压力变送器(201)、第二压力变送器(202)检测压力。