智能型称重式流量计及测量控制方法技术

本发明专利技术提供一种检测控制精度高，可用于强腐蚀液体的流量控制器。采用称重与失重两种方式测量流量。输出采取步进式电动执行器控制流量的方法来实现液体流量的连续稳定控制，流量无脉动成分。运用失重自修正算法进行跟踪曲线修正，可实现流量累积误差趋近于零。本发明专利技术主要由缓冲桶，称重桶，进、放液电磁阀和称重显示器，智能控制器及步进式电动执行器阀组成。称重桶加液位时是由缓冲桶放液完成的。称重桶液位上升时电动执行器阀出口流量增加，步进电动执行器阀要逐步回关。当称重桶液位下降时，阀逐步打开，以保持流量不变。周而复始。步进电动执行器阀回关速率和打开速率与称重桶液体重量上升速率和下降速率平根正好相等，使流量控制成一条平稳的直线。

Intelligent weighing type flow meter and measuring control method

The present invention provides a flow controller that detects high control accuracy and can be used for strongly corrosive liquids. Weighing and weightlessness are used to measure the flow rate in two ways. The output adopts step electric actuator to control the flow rate to realize the continuous and stable control of the liquid flow, and the flow has no pulsating component. The correction of the tracking curve is carried out by using the self correcting algorithm of weight loss, so that the accumulative error of traffic can approach zero. The invention is mainly composed of a buffer barrel, a weighing barrel, an inlet and discharge liquid, an electromagnetic valve, a weighing display, an intelligent controller and a stepping type electric actuator valve. The weighing barrel is added by the buffer tank when the liquid level is added. When the weight level of the weighing barrel rises, the flow of the electric actuator valve is increased, and the step electric actuator valve is gradually turned back. When the liquid level of the weighing barrel drops, the valve is opened gradually to keep the flow unchanged. Go round and begin again\u3002 Stepper motor actuator valve closing speed and opening speed and weighing barrel, liquid weight, rise rate and drop rate are just the same level, so that flow control into a smooth line.

【技术实现步骤摘要】

本专利属于高精度的可连续的液体流量检测与控制技术。(二)
技术介绍
在混料进入反应器及混合槽等设备时，需要对液体进行高精度流量检测 与控制，以控制产品质量。目前高精度液体流量检测有质量流量计，超声波 流量计，电磁流量计等，但是造价昂贵，微流量检测误差大且无流量控制。 失重式流量计流量检测误差小，但是输出控制必须与注塞泵(计量泵)配合， 流量输出有脉动成分，没有形成连续稳定的流量控制对于混料等要求严格均 匀的场合有影响。其二是对称重桶加液期间失去了对流量的测量，测量控制 处于盲区。其三是加液排液时称重桶液位变化大，计量泵入口压力发生较大 变化，对流量控制精度产生影响。其四对于强腐蚀液体注塞泵(计量泵)密 封部件容易腐蚀，影响流量控制精度且维护量增加。专利号为CN200310109683采用计量管道与传输管道之间用软管连接，在计量管道的下 方安装称重传感器，在计量管道端口安装数字流量计的方式，用重量与流量 来换算计量。此方法用动态称量法测量，精度比不上静态称量法。专利号为 CN200510131200采用液体储罐整体用称重传感器支撑，储罐出口安装调节 阀，用失重法测量流量。此方法存在着储罐及储存液体整体重量大，由于称 重传感器及测量系统分辨率有限，用于小流量场合加料误差大并且储罐加液 体时测控处于盲区。(三)
技术实现思路
本专利技术提供一种检测控制精度高，可用于强腐蚀液体的流量控制器。采 用称重与失重两种方式测量流量。图l输入有缓冲桶(14),来至进液电磁 阀(15)前高位槽(泵)压力的变化对流量的影响可以有效的予以消除。输 出采取步进式电动执行器控制流量的方法来实现液体流量的连续稳定控制， 流量无脉动成分。运用失重自修正算法进行跟踪曲线修正，可实现流量累积 误差趋近于零。本专利技术由(图l)缓冲桶(14)、进液电磁阀(15)、干簧管 (16) (17)、磁性浮子(18) (19)组成进液恒体积控制。称重显示器(1) 称重传感器(6) (7)称重桶(8)组成高精度称重控制，测重分辨率可达1/50000。智能控制器(2)控制进液电磁阀(15)进液，当磁性浮子(18) (19)液位上升至缓冲桶(14)外与干簧管(16) (17)平齐时，干簧管闭 合发出信号给智能控制器(2)控制进液电磁阀(15)停止进液。当称重桶 (8)液位低于下液位(图3) Wl时，智能控制器(2)控制放液电磁阔(4) 使缓冲桶(14)放液，开始给称重桶(8)加液。当称重桶(8)液位上升后， 此时歩进电动执行器(5)阀出口流量增加，步进电动执行器开始逐渐回关， 以保持流量不变。当缓冲桶(14)放完液后，称重桶(8)加液停止。放液 电磁阀(4)闭合，进液电磁阀(15)打开给缓冲桶(14)进液，缓冲桶(14) 进液满后等待，如此循环。当称重桶(8)液位开始下降后，此时步进电动 执行器(5)阀出口流量减少，步进电动执行器(5)阀开始逐渐打开，以保 持流量不变，直到下液位结束。周而复始。步进电动执行器(5)阀回关速 率与打开速率与称重桶(8)液体重量上升速率与下降速率平方根正好相等， 使流量控制成一条平稳的直线。本专利技术液位下降时用失重法测得流量，而液位上升时可用称重法测得流 量，弥补了液体失重式流量计的不足。本专利技术适用于对敞口容器的加液流量测量控制。 附图说明图l，系统组成称重显示器(1)、智能控制器(2)、上位计算机(3)、 放液电磁阀(4)、步进电动执行器(5)、称重传感器(6) (7)、称重桶 (8) 、 RS485信号电缆(9)、称重传感器信号电缆(10)、控制电磁阀信号 电缆(11)、控制步进电动执行器信号电缆(12)、出液管(13)、缓冲桶 (14)、进液电磁阀(15)、干簧管(16) (17)、磁性浮子(18) (19)、 干簧管信号电缆(20)、两位电磁阀信号电缆(21)、进液管(22)。图2， (W，L)重量、步进电动执行器阀杆位移变化曲线图。(1)为设定 的理想曲线。(2)为流量正偏差曲线。(3)为流量负偏差曲线。图3，重量变化曲线图0-tl为称重桶(8)加液时间，重量上升曲线。 tl-t2为称重桶(8)单独排液时间，重量下降曲线。Wl为重量下限，W2为重 量上限。图4，智能控制器系统电路原理接线图单片机釆用TA89C51。液晶显示器采用LC1621。 DCF1， DCF2为进放液电磁阀线圈。A， B， C为三项步进动执 行器电机绕组。RS485采用MAX485芯片。SX， XX来自称重显示器上限下限报 警触点，GH来自缓冲桶干簧管触点，SS， XJ， QD， TZ为智能控制器面板按钮。 具体实施例方式在图1中，称重桶(8)为敞口方式，步进电动执行器(5)阀出口为自由 出流。设步进电动执行器(5)阀出口至称重桶(8)液面高为h，步进电动执 行器(5)阀流通截面为A，通过阀的流量根据托里拆里(E. Torricelli， 1644) 公式有<formula>formula see original document page 5</formula>(a) 其中^称为流量修正系数。设步进电动执行器(5)阀杆位移量L增减与阀流通截面A增减成线性关系A=kLk比例系数。 (a) (b)合并有<formula>formula see original document page 5</formula> (b)设称重桶(8)液面高度h增减与重量W增减成线性关系h=cWc比例系数，与称重桶(8)截面积有关。 则有<formula>formula see original document page 5</formula>设 <formula>formula see original document page 5</formula> 则有<formula>formula see original document page 5</formula> (d)(d)式中kl为常数。由(d)式可见，要保持流量Q不变，当重量W增加或减少时，步进电动执行器 (5)阀杆位移量L按照重量W的平方根比例减少或增加。在(d)式中，如果 已知重量W和阀杆位移量L，则可计算出流量Q。图l中进液电磁阀(15)和放液电磁阀(4) 口径一般设置比较粗，可以短时间加满缓冲桶(14)，短时间由缓冲桶(14)放液至称重桶(8)。缓 冲桶(14)'放液结束后，放液电磁阀(4)关闭，进液电磁阀(15)打开， 流满缓冲桶(14)后关闭，等待放液。称重桶(8)出口排液流量由步进电 动执行器(5)控制，继续排液直到称重桶(8)重量达到下限W1时，重新启 动放液电磁阀(4)使缓冲桶(14)放液至称重桶(8)，如此循环。图3所示了称重桶(8)重量变化曲线。由于有缓冲桶(14)，来至进液 电磁阀(15)前高位槽(泵)压力的变化对流量的影响可以有效的予以消除， 进一步提高了流量控制精度。智能控制器(2)控制步进电动执行器(5)精 确跟踪曲线变化，回关或开大阀位。步进电动执行器(5)阀回关速率和打 开速率与称重桶液体重量上升速率和下降速率的平方根相等本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能型称重式流量计及测量控制方法，它包括缓冲桶、进液电磁阀、干簧管、磁性浮子、称重传感器、称重显示器、称重桶、智能控制器、放液电磁阀、步进电动执行器、上位计算机。其特征是：智能控制器根据干簧管，磁性浮子信号控制进液、放液电磁阀对缓冲桶间断性恒定体积进液、放液。称重桶将来自缓冲桶恒定体积进液由称重传感器、称重显示器、智能控制器、步进电动执行器控制下连续稳定无脉动流出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，
申请(专利权)人：王磊，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]