CN105067155A - 一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制*** - Google Patents

一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***，恒温水箱、供水单元、恒压控制采集传感器、压力自控调节器和上位计算机组成压力控制闭环***；当压力控制闭环***工作压力偏离设定压力时，恒压控制采集传感器将压力信号分别送至压力自控调节器和上位计算机；检表装置、流速状态采集传感器、直行程流量调节阀、流速控制执行器和上位计算机组成流量控制闭环***；当流量控制闭环***工作流速偏离设定流速时，流速状态采集传感器将流速信号送至流速控制执行器和上位计算机。本发明保证了供水压力和工作流速的同时恒定或互为补充，实现了装置体积减小、节约能源精确的控制，实现了装置工作介质水的流速稳定度达到＜0.5％。

Description

一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***
技术领域
本发明涉及流量试验装置技术领域，尤其涉及一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***。
背景技术
目前，供热计量改革在我国北方地区已普遍实施，热量表的生产企业和对热量表实施首次强制检定的计量部门越来越多，对热量表检定装置的需求也越来越大，由于热量表装置在我国应用仅十多年的历史，所以绝大多数装置采用稳压罐稳压控制压力变化，采用变频控制的多数为开环控制，通过设定一个固定的频率来控制，这些在技术上都存在一定的问题，造成流速控制不稳定，影响了测量准确度，从而难以保证产品质量。
另，按照EN1434-2015(欧洲热量表标准)和新国标，对热量表实施耐久性试验，其装置同样也存在上述缺陷；在水表行业也存在类似问题。本发明提出了一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***，使流速控制精度大幅度提高，同时也提高了试验装置的测量准确度。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***。
本发明提出的一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***，包括恒温水箱、供水单元、恒压控制采集传感器、压力自控调节器、检表装置、流速状态采集传感器、直行程流量调节阀、流速控制执行器和上位计算机；
恒温水箱、供水单元、恒压控制采集传感器、压力自控调节器和上位计算机组成压力控制闭环***；当压力控制闭环***工作压力偏离设定压力时，恒压控制采集传感器将压力信号分别送至压力自控调节器和上位计算机，上位计算机通过压力自控调节器改变供水单元中驱动水泵的频率，通过改变水泵转速，达到改变水泵的压头使压力控制闭环***压力稳定在设定压力允许的偏差范围内；
检表装置、流速状态采集传感器、直行程流量调节阀、流速控制执行器和上位计算机组成流量控制闭环***；当流量控制闭环***工作流速偏离设定流速时，流速状态采集传感器将流速信号送至流速控制执行器和上位计算机，上位计算机通过流速控制执行器控制直行程流量调节阀，使流量控制闭环***流速稳定在设定流速允许的偏差范围内。
优选地，恒压控制采集传感器采用压力变送器。
优选地，流速状态采集传感器采用电磁流量计。
优选地，流速控制执行器采用流量调节器。
本发明提出的一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***，压力控制闭环***运用闭环恒压变频控制技术，使供水压力更稳定，保证管路供水环路水压力平稳度在预设的范围内，从而保证了检定和试验装置流速的恒定。流量控制闭环***运用自动流速闭环控制，在检定和试验过程中，只需设定检定所需流速数值，通过上位计算机运用自动控制数学模型控制流速值与设定值保持近乎一致的最小的差值，由此形成对流速的控制，配合高精度设计的流量控制P、I、D算法的流量调节器，实现瞬时流量的全自动控制。压力控制闭环***与流量控制闭环***配合使得本发明在流速控制品质方面大大高于常规装置50％以上，提高了试验装置的测量准确度。
本发明用于对“热能”进行计(测)量用的热量表实施检验(定)时所用检定装置所采用一种对流速实施双闭环控制的***，同时也适用于热量表耐久性试验装置、水表检定装置等流量实验装置，用于保证流量实验装置(如热量表检定装置)工作时流体介质水的流速处于稳定的标准状态，以保证试验和检定结果的准确性。本发明通过对供水压力和工作流速的双闭环控制，保证了供水压力和工作流速的同时恒定或互为补充，实现了装置体积减小、节约能源精确的控制，实现了装置工作介质水的流速稳定度达到＜0.5％。
附图说明
图1为本发明提出的一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***的结构框图。
图2为本发明提出的一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***应用热量表检定装置的结构示意图。
图中：1、制冷机组，2、加热器，3、低温介质/高温介质箱，4、手动球阀，5、变频泵，6、变频器，7、压力变送器，8、电动气控进水阀，9、热量表检定试验台，10、电磁流量计，11、电动气动球阀，12、电控快速定位调节阀，13、视镜，14、电动气动阀,15、温度传感器。
具体实施方式
如图1-2所示，图1为本发明提出的一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***的结构框图；图2为本发明提出的一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***应用热量表检定装置的结构示意图。
参照图1，本发明提出的一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***，包括恒温水箱、驱动水泵、压力变送器、压力自控调节器、检表装置、电磁流量计、直行程流量调节阀、流量调节器和上位计算机；
恒温水箱、驱动水泵、压力变送器、压力自控调节器和上位计算机组成压力控制闭环***；当压力控制闭环***工作压力偏离设定压力时，压力变送器将压力信号分别送至压力自控调节器和上位计算机，上位计算机通过压力自控调节器改变驱动水泵的频率，通过改变水泵转速，达到改变驱动水泵的压头使压力控制闭环***压力稳定在设定压力允许的偏差范围内；
检表装置、电磁流量计、直行程流量调节阀、流量调节器和上位计算机组成流量控制闭环***；当流量控制闭环***工作流速偏离设定流速时，电磁流量计将流速信号送至流量调节器和上位计算机，上位计算机通过流量调节器控制直行程流量调节阀，使流量控制闭环***流速稳定在设定流速允许的偏差范围内。
参照图2，本发明提出的一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***应用于热量表检定装置，包括低温介质/高温介质箱3，低温介质/高温介质箱3设有制冷机组1、加热器2和温度传感器15，低温介质/高温介质箱3出水端通过手动球阀4、变频泵5、压力变送器7、电动气控进水阀8与热量表检定试验台9的进口端，热量表检定试验台9出口端通过依次连接的电磁流量计10、电动气动球阀11、电控快速定位调节阀12、视镜13、电动气动阀14与低温介质/高温介质箱3进水端连接。变频泵5上连接有变频器6，变频器6与压力变送器7并联连接后分别与电磁流量计10、电控快速定位调节阀12连接。
参照图2，低温介质/高温介质箱3、变频泵5、压力变送器7、热量表检定试验台9和电控快速定位调节阀12组成压力控制闭环***，运用恒压变频控制技术，使供水压力更稳定，保证管路供水这一环路水流量平稳度在要求的范围内，从而保证了热量表检定装置流速的恒定。热量表检定试验台9、电磁流量计10、电动气动球阀11和电动气动阀14组成流量控制闭环***，实现瞬时流量的全自动控制，在检定过程中，只需设定检定所需流速数值，通过热量表检定装置运用自动控制数学模型控制流速值与设定值保持近乎一致的最小的差值，由此形成对流量控制闭环***控制。
由于流量调节影响到压力变化时，压力控制闭环***会及时跟进与流量控制闭环***配合进行***压力调节，两者的作用分配由上位计算机通过两参数的变化数值通过控制算法决定，最终保证检定装置的工作介质水的流速稳定性＜0.5％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种流量试验装置的压力和流速双闭环控制***，其特征在于，包括恒温水箱、供水单元、恒压控制采集传感器、压力自控调节器、检表装置、流速状态采集传感器、直行程流量调节阀、流速控制执行器和上位计算机；
恒温水箱、供水单元、恒压控制采集传感器、压力自控调节器和上位计算机组成压力控制闭环***；当压力控制闭环***工作压力偏离设定压力时，恒压控制采集传感器将压力信号分别送至压力自控调节器和上位计算机，上位计算机通过压力自控调节器改变供水单元中驱动水泵的频率，通过改变水泵转速，达到改变水泵的压头使压力控制闭环***压力稳定在设定压力允许的偏差范围内；
检表装置、流速状态采集传感器、直行程流量调节阀、流速控制执行器和上位计算机组成流量控制闭环***；当流量控制闭环***工作流速偏离设定流速时，流速状态采集传感器将流速信号送至流速控制执行器和上位计算机，上位计算机通过流速控制执行器控制直行程流量调节阀，使流量控制闭环***流速稳定在设定流速允许的偏差范围内。
2.根据权利要求1所述的流量试验装置的压力和流速双闭环控制***，其特征在于，恒压控制采集传感器采用压力变送器。
3.根据权利要求1所述的流量试验装置的压力和流速双闭环控制***，其特征在于，流速状态采集传感器采用电磁流量计。
4.根据权利要求1所述的流量试验装置的压力和流速双闭环控制***，其特征在于，流速控制执行器采用流量调节器。
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