[发明专利]一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统

说明书

技术领域

本发明属于自来水生产工艺技术领域，具体涉及一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统。

背景技术

自来水制水工业加药净化工艺，需要根据源水参数的变化，定量向源水投入液体絮凝剂，通过混凝反应、沉淀和过滤，使水质浊度指标达到国家标准。全国大中城市90％以上的水厂加药都采用计量泵作为定量输送机构。计量泵是一种往复式运转的容积泵，能够定量输送液体的设备，它主要通过对其冲程(改变容积大小)和频率(改变往复运转速度)的调节来改变输送液体的量。其频率的调节范围为20Hz-50Hz，冲程的调整范围为10％-100％。

理论上计量泵的流量计算公式为：Q_i＝Q_S(F×X)/(50×100)

式中，Q_i为实际流量，Q_S为计量泵的最大量程，F为计量泵实际运行频率，X为计量泵实际运行冲程。

从长期运行实践看，计量泵存在下列问题：

1、计量泵尤其是国产计量泵实际输送流量与其理论计算值比较，存在比较严重的非线性，计量泵长时间运行，隔膜劣化也导致流量特性畸变。但操作人员一般认为计量泵是一种容积式定量输送设备，可以在没有流量监测的条件下使用，按照理论值现场人工操作计量泵，手工改变计量泵的行程和通过变频调速器改变计量泵的频率，但计量泵究竟输送了多少絮凝剂，并不清楚，是一种开环运行模式，存在严重的生产安全的隐患；为了保证出厂水达标，操作人员往往多加絮凝剂，过度加药(好比一个弹簧，本来用力使弹簧压到下限即可，而过度用力会使弹簧产生永久变形)，这样会使出厂水很清，但过度加药(聚合氯化铝)存在出厂水铝离子超标的潜在饮用水安全风险。

2、计量泵是一个不间断往复运行的容积泵，随着计量泵的运行时间不断增加，机械磨损会增加，隔膜劣化程度也增加(一般两年要更换一次隔膜)，因此维修成本高，使用寿命有限。

3、不少水厂使用的源水，平时水很清，加药量很小(有时加药量小到20-30l/h)，而暴雨来后加药流量也会增加到很大(有时达到700-800l/h)。用户在购买计量泵时往往根据最大流量采购，而这些大量程的计量泵在小流量时运行十分困难，为了降低计量泵的输送流量，当采用变频调速器把计量泵的频率调到20Hz以下时，由于电机转速降低导致电机散热不好，容易烧毁计量泵的电机。

4、计量泵，尤其是进口计量泵，价格较贵，加上配套的变频调速器和其他附件，是整个加药设备中投入较大的部分。维修和几年后全部更换又是一笔较大的开支。

因此，需寻找一种能够代替计量泵从很小流量(30l/h)到很大流量(1000l/h)超大范围流量调节、调节分辨率高(±1l/h)、性能价格比高和使用寿命长的流量调节装置。

一般工业控制通用调节阀作为自动化控制的最终执行部分，一般阀门开度从25％到80％即可满足控制要求，阀门在开度为25％以下时阀门基本关闭，但阀门一开启，在管路压力的推动下，即使是小口径的精小型单座直通阀(DN10口径的调节阀的流量系数KV＝1.6)，通过阀门的流量起点就可以达到几百升/时；一般调节阀理论设计的可调比为30:1，但在串联管路运行环境条件下实际可调比只能够到5:1左右，这个可调比基本可以满足在工业定值控制的需要；由于通过调节阀的流量较大，阀门的开度范围有限，因此调节的分辨率较粗。显然，一般调节阀无法满足自来水加药需要的具有超小流量起点、较大的实际可调比和精细的控制流量分辨率的要求，即直接采用一般工业调节阀来代替计量泵无法实现大范围的流量精密控制。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统。

本发明采用的技术方案是：一种宽实际可调比高精度流量定量控制系统，包括流量传感器，安装于定量调节阀的输出管道上，输出端连接流量控制器的输入端，用于检测离心泵的输送流量并反馈检测信号至流量控制器；

流量控制器，输出端连接变频调速器和定量调节阀，用于根据流量传感器反馈的检测信号分别向变频调速器和定量调节阀输出控制信号；

变频调速器，输出端连接离心泵的频率控制端，用于根据流量控制器的控制信号对离心泵的频率进行粗条；

离心泵，用于根据变频调速器的控制频率输出可控流量；

定量调节阀，安装于离心泵的输出管道上，用于根据流量控制器的控制信号完成流量的定量调节和控制；