CN214793410U - 一种用于水表检定装置的稳压控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水表检定装置的稳压控制系统，包括水箱、水泵、稳压罐、多个水表检定装置、控制装置以及流量计；流量计与控制装置电性连接，且流量计设于水泵与稳压罐之间的管路上；将试验获得的流量频率曲线预置于控制装置内；根据各水表检定装置中的流量计检测流入到被检水表的水流量，得到所有被检水表的瞬时总流量；根据瞬时总流量和流量频率曲线得到对应的变频器频率，并调节水泵的转速，为水表检定提供所需的水流量；获取水泵与稳压罐之间的流量计采集的瞬时流量，比较瞬时流量与瞬时总流量，根据两者之间的差值对变频器频率进行微调，以实现稳压罐内水位高度即总水压的恒定，进而实现流量稳定。

Description

一种用于水表检定装置的稳压控制系统

技术领域

本实用新型属于水表检定装置技术领域，尤其涉及一种用于水表检定装置的稳压控制系统。

背景技术

水表检定装置是对封闭管道用水表进行流量量值传递的标准，用于各类型水表检定、校准、测试，以洁净水为介质。如图1所示，水泵将水从水箱或水池泵入稳压罐，水经稳压罐后经连接管路形成具有一定压力和流量的水流，水流以某个流量经过安装于水表检定装置管路内的被检水表，通过主标准器（例如工作量器、衡器或标准表等）测量一段时间内累积流量的标准值，基于连续性方程，比较该时间段被检水表示值与标准值以确定水表的误差。

流量稳定性是水表检定装置非常重要的一项指标，流量不稳定将对水表的检定结果产生较大影响，导致检测结果难以满意。JJG 1113-2015《水表检定装置》、JJG 643-2003《标准表法流量标准装置》等国家规范都对流量稳定性提出了具体的指标要求和测量方法。其中，JJG 1113-2015《水表检定装置》要求采用流量时间法的水表检定装置的流量稳定性不超过0.2%。

智能快速水表检定装置得到越来越多的应用，该类型检定装置可以是多种主标准器，例如工作量器、衡器、标准表等，其中，以标准表法和衡器法占多数。智能快速水表检定装置的特点是检表速度快，智能快速水表检定装置的（8~9）min工作量超越传统手动装置1小时的工作量，效率5倍以上。由于检表时间大幅缩短，该类型检定装置对流量稳定性的要求更高。

如果一台水表检定装置的水源部分配备的是独立稳压罐、水泵和水箱，一般采用预置方式或PID控制方式来实现流量稳定。预置方式是预先通过试验，获得不同流量点对应的变频器（变频器用于控制水泵工作）频率，并预置于控制系统中，结合气动阀和手动阀来实现检定时不同流量点的变频器频率自动选择，该方式仅适用于单台检定装置。PID控制不需要预置不同流量点对应的频率，而是在切换至设定流量点时，控制系统对变频器进行降频或升频，根据被检表后流量计反馈的流量值与设置流量值进行比较，当达到设定流量值时，即停止降频或升频，在任意一个流量点，水源压力、流量可在短时间内达到平衡并稳定。但是，PID控制方式的使用越来越少，主要还是其自身调节机制的原因，如图2所示，由于PID控制的震荡惯性，调节需要经过多个周期才能完成，时间较长，效率较低；在进行PID参数设置时，如果指标太宽，则稳定性不佳；如果指标严格，则调节时间长，效率低下。

随着水表检定工作量的增加，需要配置多台水表检定装置，受场地、费用等因素的限制，不可能每台检定装置均单独配备水泵、稳压罐及水箱，须采用集中供水的水源系统，即多台水表检定装置共用一个稳压罐、一台水泵和一个水箱。此时，单台检定装置适用的预置方式或PID控制方式均无法提供稳定的流量。因为在实际工作时，不可能所有的水表检定装置检测的均为相同型号规格水表的同一个流量点，实际所需的上游水压是不断变化的；并且还存在所有检定装置不会都在检表的情形，而在检表的检定装置也不可能都在检同一个点。因此，整个系统几乎每个时间的工作状态都不一致，这对水源压力稳定提出了巨大的挑战。

以8台水表检定装置为例，如果采用预置方式，每台装置各有3个流量点，则8台检定装置共有3⁸=6561种不同的状态需要预置，并且这6561种状态都需要通过实验依次获得对应的变频器频率，工作量十分巨大，不可能完成。如果采用PID控制方式，则会出现前一个状态的调整周期还没结束，下一种变化又来了，导致整个控制系统负荷巨大，且水压根本无法稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于水表检定装置的稳压控制系统，以解决现有预置方式无法进行多台水表检定装置的流量稳定性控制，以及PID控制实现流量稳定控制时调试时间长、效率低的问题。

本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种用于水表检定装置的稳压控制系统，包括依次连接的水箱、水泵、稳压罐和多个水表检定装置，以及用于通过变频器控制所述水泵的控制装置，其特征是：还包括与所述控制装置电连接的流量计，所述流量计设于所述水泵与所述稳压罐之间的管路上。

本实用新型中，通过试验获取不同流量对应的变频器频率，继而获得流量频率曲线，采用预置方式将流量频率曲线预置于控制装置内；工作时，各水表检定装置中的流量计检测流入到被检水表的水流量，并通过求和得到所有被检水表的瞬时总流量；根据瞬时总流量和流量频率曲线得到对应的变频器频率，控制装置根据变频器频率调节水泵的转速，使水泵能够为水表检定提供所需的水流量；获取水泵与稳压罐之间的流量计采集的瞬时流量，比较瞬时流量与瞬时总流量，如果存在流量差值，则控制装置对变频器频率进行微调，直到瞬时流量与瞬时总流量之间的流量差值在允许范围内，以实现稳压罐内水位高度即总水压的恒定，进而实现流量稳定。

进一步地，所述流量计选用准确度等级为0.2级及以下，且流量变化响应时间不超过10ms的智能电磁流量计。

进一步地，所述控制装置为单片机、微处理器、PLC控制模块或工控机。

进一步地，所述水泵选用配套变频电机的离心泵、隔膜泵或活塞泵。

进一步地，所述稳压罐的容量不低于系统在最大流量下运行30s所对应的累计流量。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、根据瞬时总流量和流量频率曲线确定变频器频率，能够实现变频器频率的快速确定，无需经过反复调节，大大提高了水泵控制效率；同时瞬时总流量是各工作检定装置所需水流量之和，通过瞬时总流量确定变频器频率能够满足多个工作检定装置所需水流量，适合于多台检定装置同时工作的情况；

2、根据瞬时总流量和瞬时流量的差值进行变频器频率的微调，大大提高了水流量的稳定性，消除了水流量的管路损耗对水流量稳定性的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型背景技术中现有水表检定系统的结构示意图；

图2是本实用新型背景技术中PID控制的震荡曲线图；

图3是本实用新型实施例中用于水表检定装置的稳压控制系统的结构示意图；

其中，1-水箱，2-水泵，3-稳压罐，4-水表检定装置，5-流量计。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例所提供的一种用于水表检定装置4的稳压控制系统，包括水箱1、水泵2、稳压罐3、多个水表检定装置4、控制装置以及流量计5；流量计5与控制装置电性连接，且流量计5设于水泵2与稳压罐3之间的管路上。

根据图1和图3，本实施例的一种用于水表检定装置4的稳压控制系统是在原水表检定系统的基础上，在水泵2与稳压罐3之间增设一流量计5，通过该流量计5检测流入稳压罐3的水流量，再根据瞬时总流量（即流出稳压罐3的水流量－管路水流损耗），即可得知稳压罐3输入输出的水流量之差，为了保证稳压罐3内水位高度或总水压的恒定，通过调节变频器频率来调节水泵2的工作功率，将瞬时总流量与瞬时流量之间的差值始终限定在允许的误差范围内，即可实现稳压罐3水位高度或总水压的恒定，保证了流入各水表检定装置4中的水流量的稳定性。

本实施例中，具体控制过程可以通过人工方式或控制装置来实现。

采用人工方式时，预先人工试验获取不同流量对应的变频器频率，继而获得流量频率曲线；工作时，人工读取各水表检定装置4中流量计检测到的流入被检水表的水流量，并得到瞬时总流量，人工根据瞬时总流量和流量频率曲线得到对应的变频器频率，将该变频器频率输入至控制装置内，由控制装置通过控制变频器频率来实现对水泵2工作功率的控制；然后人工获取瞬时流量，并得到瞬时流量与瞬时总流量之间的差值，根据该差值得到频率差，将频率差输入至控制装置内，根据频率差来调节变频器频率，实现水流量的稳定性控制。

采用控制装置时，将流量频率曲线预置于控制装置内，控制装置获取各水表检定装置4中流量计检测到的流入被检水表的水流量，并求和计算得到瞬时总流量，控制装置根据瞬时总流量和流量频率曲线获取对应的变频器频率，然后根据变频器频率自动控制水泵2的工作功率；控制装置再获取水泵2与稳压罐3之间的流量计所检测到的瞬时流量，计算瞬时流量与瞬时总流量之间的差值，判断该差值是否大于允许偏差，如果是，则控制装置调节变频器频率，直到差值小于允许偏差，实现了稳压罐3内水位高度或总水压的恒定，保证了流入到被检水表的水流量的稳定性。采用控制装置来进行变频器频率控制，效率更高，自动化程度高。

本实施例中，将流量频率曲线预置于控制装置内、控制装置计算瞬时总流量、控制装置根据瞬时总流量以及流量频率曲线得到变频器频率、以及根据瞬时流量与瞬时总流量之差来进行变频器频率的微调所涉及到的计算机程序均为现有技术。背景技术中，预置方式中不同流量点对应变频器频率预置于控制系统中，即是将流量-频率对应关系预置于控制装置内；预置方式中不同流量点的变频器频率自动选择，即是根据流量-频率对应关系和不同流量点来获取变频器频率；由背景技术可知，控制装置通过调节变频器频率来实现对水泵2的调节为现有技术；根据差值进行变频器频率的微调也即是控制装置对变频器频率的调节，为现有技术。

本实施例中，控制装置可选用单片机、微处理器、PLC控制模块或工控机等，流量计可选用市面上在售的准确度等级为0.2级及以下，且流量变化响应时间不超过10ms的智能电磁水流量计，例如西门子的7ME6310系列的传感器+型号为7ME6920-1AB30-1AA0的变送器。水泵2、稳压罐3以及水表检定装置4均为现有产品，例如水泵2选用配套变频电机的离心泵、隔膜泵或活塞泵等等，稳压罐3的容量不低于系统在最大流量下运行30s所对应的累计流量。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于水表检定装置的稳压控制系统，包括依次连接的水箱、水泵、稳压罐和多个水表检定装置，以及用于通过变频器控制所述水泵的控制装置，其特征在于：还包括与所述控制装置电连接的流量计，所述流量计设于所述水泵与所述稳压罐之间的管路上。

2.如权利要求1所述的一种用于水表检定装置的稳压控制系统，其特征在于：所述流量计选用准确度等级为0.2级及以下，且流量变化响应时间不超过10ms的智能电磁流量计。

3.如权利要求1所述的一种用于水表检定装置的稳压控制系统，其特征在于：所述控制装置为单片机、微处理器、PLC控制模块或工控机。

4.如权利要求1所述的一种用于水表检定装置的稳压控制系统，其特征在于：所述水泵选用配套变频电机的离心泵、隔膜泵或活塞泵。

5.如权利要求1~4中任一项所述的一种用于水表检定装置的稳压控制系统，其特征在于：所述稳压罐的容量不低于系统在最大流量下运行30s所对应的累计流量。

Images