基于水泵转速控制的流量装置供水系统研究
流量稳定性是流量装置的一项重要性能指标。它会影响流量计测试结果的重复性，影响流量计瞬时流量测试结果的不确定度。流量稳定是流量装置用一段时间内的平均流量代替不断变化的瞬时流量的基础。目前，此类大型流量装置常用水塔、变频水泵结合稳压容器两种供水方式。水塔供水的流量稳定性通常优于0.1％，但水塔造价高、水头高度有限。变频水泵结合稳压容器供水的流量稳定性一般仅能达到 0.2%，与水塔相比仍有差距，但造价相对较低，水源压力可调。本文提出了一种新的基于水泵转速闭环控制的供水系统，在无水塔、无稳压容器的情况下，水泵转速控制供水的流量稳定性可达到优于0.1%的水平。针对水流量标准装置分析了流量稳定性影响因素,提出了基于水泵转速控制的供水系统,研究了供水系统的控制策略,进行了多种工况的实验测试,在某计量院进行实践测试，该设计院水流量标准装置检定管线分为 3 部分、共 8条管线。第一部分为称重管线，可进行称重法与标准表法检定工作，口径分别为 DN25，DN50，DN80，DN100。第二部分为容积管线，可进行容积法与标准表法检定工作。口径分别为 DN150，DN200，DN300。第三部分为标准表法管线，可进行标准表法检定工作，口径为 DN400。为满足装置计量检定的供水要求，设计供水系统如图 8 所示。其主要包括水泵组、变频控制柜、检测元件、过滤消气容器、触摸屏(监控软件)以及控制软件等。水泵组包含5台水泵，一台15 kW、一台45 kW和三台 90 kW的水泵。如图 9 所示。其分为三套系统：系统一，15 kW的水泵采用一台 15 kW的变频器拖动，为DN25 和DN50 的检定管线供水；系统二，45 kW的水泵用一台45 kW的变频器控制，为DN80和DN100的检定管线供水；系统三，三台 90 kW的水泵分别由一台 90 kW的变频器和两台软启动器控制，三台并联使用，为DN150-DN400 的检定管线供水。每次只有一套系统处于工作状态，每套系统独立工作。在无水塔、无稳压容器的情况下,水泵转速控制供水的流量稳定性可达到优于0.1％的水平.为流量装置设计提供了一种新的,具有低成本、高稳定性、宽流量范围、节能等优点的供水方式.各口径下的流量稳定性均优于 0.1 %。流量稳定性检定采用标准电磁流量计，其自身重复性对测试结果有一定的影响，尤其是DN400 口径的电磁流量计，其自身重复性误差已高达0.06 %。而进行稳定性计算时，需要增加扩展因子，因此流量计的重复性对流量稳定性的测试结果影响已不可忽略在此种情况下测量数据较实验室测试结果略差，但依然低于 0.1 %，满足设计要求。在此状态下，转速变化最大值为 0.58 r/min，稳定性为 0.016 %。由此可见，保证水泵转速稳定是提高流量装置流量稳定性的有效途径。
水流量标准装置 供水系统 流量稳定性 转速控制
孙立军 曹宇虹 刘大伟 陈卓 张涛
天津大学电气与自动化工程学院 流量实验室,天津,300072 天津市过程参数检测与控制重点实验室,天津,300072
国内会议
贵阳
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2014-09-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）