CN204229244U - 一种自动稳定水流量的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种自动稳定水流量的装置，其包括循环水箱，循环水箱一侧通过管路连接循环水箱进水阀，另一侧通过管路连接变频泵；变频泵通过管路连接稳压罐，稳压罐通过管路连接流量计，流量计通过管路连接设置在换向器上方的出水管；在流量计上设置频率计；在循环水箱上方设置电子秤，电子秤上放置称重水箱，称重水箱旁边为循环水箱入口；换向器设置在称重水箱与循环水箱入口上方，出水管设置在换向器上方，该出水管一侧带有光电开关；换向器底部设有出水口，通过换向器进行位置转换，使得出水管流出的水其仅流入循环水箱入口或者仅流入称重水箱。本实用新型装置实现高稳定度的流量控制，实现快速调节，提高效率。
Description
技术领域
本实用新型属于液体流量或容积计量技术领域，具体涉及一种自动稳定水流量的装置。
背景技术
流量计量是计量科学的最要组成部分，在各领域得到了广泛应用。流量计检定是对流量计某些定流量点的检定，在流量计量时，必须保证流量高度的稳定，整个装置在计量过程中，流量必须控制在允许的误差范围之内，以保证检定结果的可靠性。
目前水流量标准装置的稳压方法大体可分为水塔稳压法、稳压容器法、变频稳压法等。
(1)水塔稳压法，是以恒液位的高位水塔作为恒压水源，其能获得很好的流体稳定性，但其有提供的压头压力有限、水塔占地面积大和建设费昂贵等缺点。
(2)稳压容器法，是将水与气体引入到同一容器内，下部由泵供水，上部有压缩空气作为气源供气，由气体实时调节容器内的压力，保证压力稳定，当流量较小时，其具有投资少、占地面积小等特点。但对于大流量检定时，容器体积要很大，大体积的高压容器存在危险，而且需要配置大量的压缩空气，装置稳压的时间也较长。
(3)变频稳压法，是通过改变变频泵的控制频率从而实现对流量的调节，其占地面积小、投资少、可选用高扬程的泵来提高压头压力，但其流量稳定性不如前两者。
发明内容
本实用新型提供一种占地面积小、实现高稳定度的流量控制的自动稳定水流量的装置。
实现本实用新型目的的技术方案：一种自动稳定水流量的装置，其包括循环水箱，循环水箱一侧通过管路连接循环水箱进水阀，另一侧通过管路连接变频泵；变频泵通过管路连接稳压罐，稳压罐通过管路连接流量计，流量计通过管路连接设置在换向器上方的出水管；在流量计上设置频率计；
在循环水箱上方设置电子秤，电子秤上放置称重水箱，称重水箱旁边为循环水箱入口；换向器设置在称重水箱与循环水箱入口上方，出水管设置在换向器上方，该出水管一侧带有光电开关；换向器底部设有出水口，通过换向器进行位置转换，使得出水管流出的水其仅流入循环水箱入口或者仅流入称重水箱。
如上所述的一种自动稳定水流量的装置，其在称重水箱一侧设有与循环水箱连通的排水管路，在该排水管路上设置称重水箱排水阀；在循环水箱上设有循环水箱液位计；在循环水箱与变频泵连接的管路上设有泵入口阀；在变频泵与稳压罐连接的管路上设有泵出口阀；在稳压罐与流量计连接的管路上设有流量计入口阀；在流量计与出水管连接的管路上设有调节阀。
如上所述的一种自动稳定水流量的装置，其所述的光电开关、称重水箱排水阀、电子秤、泵入口阀、循环水箱进水阀、变频泵、泵出口阀、.流量计入口阀、频率计、流量计以及调节阀均为现场设备，这些现场设备分别通过线路与可编程逻辑控制器相连，可编程逻辑控制器通过工业以太网与人机交互界面进行交互。
如上所述的一种自动稳定水流量的装置，其所述的人机交互界面采用双机配置，一台死机后，另一台仍可操作，其负责接收用户输入以及用户发送的指令，利用modbus/TCP通信协议，经工业以太网与可编程逻辑控制器进行交互，所有逻辑在可编程逻辑控制器中，其接收现场设备的信号，并控制现场设备，将现在设备各类状态传输给人机交互界面进行显示。
本实用新型的效果在于：本实用新型所述的一种自动稳定水流量的装置实现高稳定度的流量控制，为高精度的流量计检定打下良好基础。其可以在高稳定的流量状态下进行检定工作，流量稳定度的不确定度可达0.04％，保证了流量计在同一流量系数下工作，确保流量计的计量性能。本实用新型装置实现快速调节，提高了效率；操作过程自动化，在人机交互界面，输入检定点后，点击开始，直至检点结束，无需人为干预，避免了人为操作失误带来的误差。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种自动稳定水流量的装置结构示意图；
图2为控制系统示意图；
图中：1.光电开关；2.换向器；3.称重水箱；4.称重水箱排水阀；5.电子秤；6.循环水箱液位计；7.泵入口阀；8.循环水箱；9.循环水箱进水阀；10.变频泵；11.泵出口阀；12.稳压罐；13.流量计入口阀；14.频率计；15.流量计；16.调节阀；17.出水管；18.循环水箱入口；19.人机交互界面；20.工业以太网；21.可编程逻辑控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型所述的一种自动稳定水流量的装置作进一步描述。
如图1所示，本实用新型所述的一种自动稳定水流量的装置，其包括循环水箱8，循环水箱8一侧通过管路连接循环水箱进水阀9，另一侧通过管路连接变频泵10。在循环水箱8上设有循环水箱液位计6；在循环水箱8与变频泵10连接的管路上设有泵入口阀7。
变频泵10通过管路连接稳压罐12，稳压罐12通过管路连接流量计15，流量计15通过管路连接设置在换向器2上方的出水管17；在流量计15上设置频率计14。在变频泵10与稳压罐12连接的管路上设有泵出口阀11；在稳压罐12与流量计15连接的管路上设有流量计入口阀13；在流量计15与出水管17连接的管路上设有调节阀16。
在循环水箱8上方设置电子秤5，电子秤5上放置称重水箱3，称重水箱3旁边为循环水箱入口18；换向器2设置在称重水箱3与循环水箱入口18上方，出水管17设置在换向器2上方，该出水管17一侧带有光电开关1；换向器2底部设有出水口，通过换向器2位置转换，使得出水管17流出的水其仅流入循环水箱入口18或者仅流入称重水箱3。
在称重水箱3一侧设有与循环水箱8连通的排水管路，在该排水管路上设置称重水箱排水阀4。所述的循环水箱8作为水源，内部容积大于称重水箱3内部容积的10倍。
上述的光电开关1、称重水箱排水阀4、电子秤5、泵入口阀7、循环水箱进水阀9、变频泵10、泵出口阀11、.流量计入口阀13、频率计14、流量计15以及调节阀16均为现场设备，这些现场设备分别通过线路与可编程逻辑控制器21相连，可编程逻辑控制器21通过工业以太网20与人机交互界面19进行交互。
如图2所示，所述的人机交互界面19采用双机配置，一台死机后，另一台仍可操作，提高系统的稳定性，其负责接收用户输入以及用户发送的指令，利用modbus/TCP通信协议，经工业以太网20与可编程逻辑控制器21进行交互，所有逻辑在可编程逻辑控制器21中，其接收现场设备的信号，并控制现场设备，将现在设备各类状态传输给人机交互界面19进行显示。
所述的可编程逻辑控制器21通过数字量卡控制现场设备，即阀的开关、泵的启停、换向器2的位置转换；通过模拟量输出卡控制变频泵10的频率与调节阀16的开度；流量计返回的是脉冲值，通过频率计14进行采集，并记录累计脉冲数换算为累计流量，并通过定时中断方式，记录1s内的脉冲数，换算为瞬时流量。
采用上述的一种自动稳定水流量的装置，其包括如下步骤：
(a)开启循环水箱进水阀9，使循环水箱8内液位为其全液位的80％～90％；开启泵入口阀7、变频泵10、泵出口阀11，对稳压罐12的液位进行调整，保证稳压罐12内液位为其全液位的80％～90％；开启流量计入口阀13、调节阀16，换向器换2转换到循环水箱入口18处，实现水在循环水箱回路中循环；
(b)以流量计15流量作为实时流量，通过PID算法改变变频泵10的频率，快速将流量调整到设定流量的90％～110％范围内；流量调整到90％～110％范围内后，启用调节阀16的PID模块，通过调整其开度，对流量进行调节；在变频泵10与调节阀16的共同作用，实现流量的稳定调节；
(c)流量调整到设定流量的98％～102％范围内后，使电子秤5去皮，频率计14清零，将换向器2进行换向至称重水箱3位置处，换向时会触发光电开关1，可编程逻辑控制器20接收到光电开关1的第一次脉冲信号时，同时频率计14记录流量计15发出的脉冲数；
(d)当电子秤5称重到达额定重量后，换向器2换回到循环水箱入口18处，此时光电开关1产生第二次脉冲信号，频率计14停止计数；
(e)读取频率计14中的累计脉冲数与时间，读取电子秤的称重值；开启称重水箱排水阀4，排水后关闭；
(f)重复步骤(b)到步骤(e)完成同一检定点的3次检定后，计算得出一个检定点的平均流量。
(g)重复步骤(b)到步骤(f)，直至所有输入的检定点全部检定完成，试验结束。
本实用新型采用变频泵，在开始阶段使用PID算法，快速的调节流量达到设定值的90％～110％，实现流量的快速调节。采用带有反馈的电控调节阀，在流量到达设定值的90％～110％范围内时，配合变频泵进行微调流量，实现流量的稳定调节。采用循环水箱作为水源，内部容积大于称重水箱内部容积的10倍，在检定过程中，水源页面变化不超其液位的1/10，可为泵入口提供相对稳定的压头。采用稳压罐稳压，一是将管路中残留气体收集到稳压罐中，二是对变频泵产生的脉动流量起到缓冲的作用。
Claims (4)
1.一种自动稳定水流量的装置，其特征在于：该装置包括循环水箱(8)，循环水箱(8)一侧通过管路连接循环水箱进水阀(9)，另一侧通过管路连接变频泵(10)；变频泵(10)通过管路连接稳压罐(12)，稳压罐(12)通过管路连接流量计(15)，流量计(15)通过管路连接设置在换向器(2)上方的出水管(17)；在流量计(15)上设置频率计(14)；
在循环水箱(8)上方设置电子秤(5)，电子秤(5)上放置称重水箱(3)，称重水箱(3)旁边为循环水箱入口(18)；换向器(2)设置在称重水箱(3)与循环水箱入口(18)上方，出水管(17)设置在换向器(2)上方，该出水管(17)一侧带有光电开关(1)；换向器(2)底部设有出水口，通过换向器(2)位置转换，使得出水管(17)流出的水其仅流入循环水箱入口(18)或者仅流入称重水箱(3)。
2.根据权利要求1所述的一种自动稳定水流量的装置，其特征在于：在称重水箱(3)一侧设有与循环水箱(8)连通的排水管路，在该排水管路上设置称重水箱排水阀(4)；在循环水箱(8)上设有循环水箱液位计(6)；在循环水箱(8)与变频泵(10)连接的管路上设有泵入口阀(7)；在变频泵(10)与稳压罐(12)连接的管路上设有泵出口阀(11)；在稳压罐(12)与流量计(15)连接的管路上设有流量计入口阀(13)；在流量计(15)与出水管(17)连接的管路上设有调节阀(16)。
3.根据权利要求2所述的一种自动稳定水流量的装置，其特征在于：所述的光电开关(1)、称重水箱排水阀(4)、电子秤(5)、泵入口阀(7)、循环水箱进水阀(9)、变频泵(10)、泵出口阀(11)、.流量计入口阀(13)、频率计(14)、流量计(15)以及调节阀(16)均为现场设备，这些现场设备分别通过线路与可编程逻辑控制器(21)相连，可编程逻辑控制器(21)通过工业以太网(20)与人机交互界面(19)进行交互。
4.根据权利要求3所述的一种自动稳定水流量的装置，其特征在于：所述的人机交互界面(19)采用双机配置，一台死机后，另一台仍可操作，其负责接收用户输入以及用户发送的指令，利用modbus/TCP通信协议，经工业以太网(20)与可编程逻辑控制器(21)进行交互，所有逻辑在可编程逻辑控制器(21)中，其接收现场设备的信号，并控制现场设备，将现在设备各类状态传输给人机交互界面(19)进行显示。
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Cited By (3)
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| CN104375520A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-02-25 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种自动稳定水流量的装置及方法 |
| CN104776291A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-07-15 | 浙江大学 | 一种节流式层流实验稳压器及其方法 |
| CN104897253A (zh) * | 2015-06-06 | 2015-09-09 | 安徽汉威电子有限公司 | 一种用于液体流量标准装置的称重设备 |
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| CN104375520B (zh) * | 2014-11-05 | 2017-10-27 | 北京航天计量测试技术研究所 | 一种自动稳定水流量的装置及方法 |
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