[发明专利]DCS环境下采用数字变频控制器检测和调节流量的方法

说明书

在工业控制现场，检测流量的目的通常是为了控制流量，由于数字变频控制器将流量的检测与控制合二为一，因此，从DCS的角度来说，可通过4～20mA电流信号调节流量。从数字变频控制器的角度来说，可跟踪来自DCS的4～20mA电流信号，将流量自动调节到相应的值。基于这一原理本发明给出一种数字变频控制器在DCS中的应用方法，并具体给出了流量和累积量的计算原理和相应的算式，同时介绍了两种DCS工作站获取4～20mA模拟信号的具体方法。

技术领域

本发明涉及流程工业领域的流体定比投加技术，具体是一种DCS环境下采用数字变频控制器检测和调节流量的方法。

背景技术

计量泵分为柱塞计量泵和隔膜计量泵。柱塞计量泵结构简单，因柱塞由金属材料制成，所以无防腐功能。隔膜计量泵结构复杂，但由于隔膜由防腐材料制成，因此有防腐功能。下面以隔膜计量泵为例，简要介绍传统的工业计量泵结构和工作原理。

如图1所示，三相异步电机1的转轴通过蜗杆2与蜗轮3组成的减速机构减速换向，蜗轮3带动曲柄4同步旋转，曲柄4通过连杆5带动隔膜6做水平往复运动,一个冲程的容积变化量ΔV用图1中虚线包围的区域9表示。隔膜6右移，隔膜腔10容积增大，在负压作用下，入口球阀7打开.，出口球阀11关闭，从而将待加流体从容器吸入隔膜腔；隔膜6左移，隔膜腔容积减小，在正压作用下，入口阀7关闭，出口阀11打开，从而将隔膜腔内的流体排出。隔膜及隔膜腔由防腐性专用材料制成，球阀由耐磨性防腐材料制成。

传统计量泵通过安装在外部的机械式手轮来调节曲柄4的长度，以达到调节隔膜行程，从而调节流量目的。然而，很多石油化工企业和水处理现场，存在强碱、强酸和有毒气体，不便人工操作。

为了对计量泵的流量进行调节与检测，通常采用通用变频器和流量检测仪表构成应用方案，如图2所示，该方案需要两对4～20mA信号电缆，对于强碱、强酸等腐蚀性液体，普通的流量检测仪表不能使用，而防腐型流量检测仪表价格昂贵。

采用工业计量泵专用数字变频控制器可替代人工手轮操作而实现流量的自动调节并简化机械结构。但现有的数字变频控制器只能单机使用，不能与DCS连接实现系统级的优化操作。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种DCS环境下采用数字变频控制器检测和调节流量的方法，包括如下步骤：

(1)将数字变频控制器的工作频率分别设为30，40及50Hz，流量显示稳定

后，计录相应的流量Q₃₀，Q₄₀，Q₅₀；

(2)设DCS当前控制电流为I_DCS(k)，则当前时刻DCS显示流量可按下式计算：

(3)累积量按下式计算：

AccQ(K+1)＝AccQ(K)+Q_DCS(k)·T_DCS

T_DCS为DCS计算周期或采样周期，单位应换算为小时；

(4)通过当前控制电流检测获得流量，并通过对控制电流的调节来调节流量。

进一步的，DCS工作站按如下方式获得电流信号：DCS模拟输出模块将输出电流值通过数据总线反馈给监控工作站。

进一步的，DCS工作站按如下方式获得电流信号：将DCS模块的4～20mA输出、DCS模拟输入和数字变频控制器的模拟输入组成串联回路，再由AD采集模块将电流值反馈给监控工作站。