[发明专利]一种流体控制系统

说明书

技术领域

本发明属于流体控制技术领域。

技术背景

在流程工业中，流体控制系统主要由各种泵(通常是离心泵)、变频器和控制器等构成。但在流量控制精度要求较高时，都是采用计量泵，而不是离心泵。主要原因是计量泵的出口流量可精确控制，而离心泵就很难做到这一点。特别是在大流量场合下，变频器输出变化零点几赫兹时，离心泵的出口流量变化也是一个不小的量，很难达到计量泵的控制精度，而且大功率变频器也不便宜。但计量泵也有几个的缺点：

1)成本远高于离心泵。特别是大流量计量泵的售价是离心泵的十几倍到几十倍；

2)因计量泵的输出是脉动性的，所以出口处必须安装缓冲装置，增加了系统费用；

3)计量泵的隔膜和进出口阀属于易损件，要定期更换，维护成本高(若干年后的累计费用就接近购买新泵的费用)。

计量泵的上述缺点恰恰是离心泵的优点，即价格低，没有需要更换的易损件，也不需要安装缓冲装置。但离心泵的缺点也是致命的，很难满足高精度流量控制要求，尤其在大流量场合。

发明内容

本发明的目的旨在提出一种流体控制系统，既可大幅降低成本和维护费用，又具有很高的控制精度，特别适用于大流量高精度的流体控制场合。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的流体控制系统包括流量不同的两台并联运行的离心泵、止回阀、流量计、小功率变频器和控制器。

更具体地说，本发明所述的流体控制系统包括大流量离心泵(E1)、小流量离心泵(E2)、止回阀(V)、流量计(Q)、变频器和控制器。大流量离心泵(E1)与小流量离心泵(E2)并联，小流量离心泵(E2)出口端管路上串接可防止倒灌的止回阀(V)；系统主管道上连接流量计(Q)，大流量离心泵(E1)直接由电网供电，按工频运行，不做控制。控制器连接流量计(Q)，得到主管道中的实际流量，控制器另与变频器连接，向变频器发送频率调整量指令，小流量离心泵(E2)连接到变频器，由变频器供电，运行于调速状态。

本发明的流体控制过程是：所需要的流体物料主要由大流量离心泵(E1)供给，其余部分由小流量离心泵(E2)供给。控制器由流量计(Q)得到主管道中的实际流量，与设定值比较后得到当前流量误差，经控制算法运算后得到频率调整量，控制器将频率调整量指令传递给变频器，变频器根据接收到的指令改变输出电压频率，使小流量离心泵(E2)的转速改变，其输出流量也跟随改变，进而使系统流量变化，最后使得流量误差小于容许误差。

本发明所述的流体控制系统还可以在以上技术方案，在小流量离心泵(E2)管路上串接一台与小流量离心泵(E2)同型号的小流量离心泵(E3)。可以更好地解决单台小流量离心泵在扬程上与大流量离心泵不匹配的情况。

本发明的设计思想是：大、小流量离心泵的出口流量跟随转速变化的百分比是一样的，这是由离心泵的物理结构决定的，不是控制方法能够改变的。但只要选择合适的小流量离心泵，当变频器输出变化一个最小量时，其出口流量的变化量能够保持在系统误差范围内就可以实现所要求的控制精度。那么，将常规流体控制系统拆分成两个部分。系统所要求的流量大部分由大流量离心泵来提供，不足的部分由小流量离心泵来提供。对大流量离心泵不做控制，任其自由运行。通过控制小流量离心泵来满足系统流量控制精度要求。即“一分为二、放大管小”是本发明的设计思想。

本发明所述的流体控制系统的理论证明如下。

利用泵行业通用的最小二乘法拟合可得到大流量离心泵(E1)和小流量离心泵(E2)的H-Q特性曲线方程

H1=A1Q12+B1Q1+C1---(1)]]>