单回路变频水泵直接液位水平控制系统技术方案

本发明专利技术是单回路变频水泵直接液位水平控制系统。进水管道的一端部与水泵的出水口相连接，进水管道的另一端部与密闭容器相连接，水泵的进水口与储水池相连接，密闭容器的下端部设置输出水管道，输出水管道与用户相连接。容器液位回路、控制液位回路、容器液位检测电路、控制液位检测电路、信息处理控制电路、开启关闭控制电路和水泵构成液位控制系统。本发明专利技术实现映射（信号转换）方式简单，调节水泵电机的转速，代替调节阀的作用，提高了被控量和控制量的灵敏度，减小了测量时滞，可以使液位水平信号总是在给定值范围内变化。解决了手动＊自动无扰动切换问题，选用变频水泵范围广，可广泛的应用于水塔、水罐、工业锅炉供水系统等。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Direct liquid level control system of single loop variable frequency water pump

The invention relates to a direct liquid level control system of a single loop variable frequency water pump. The outlet end of the water inlet pipe and the water pump is connected to the other end of the water inlet pipe is connected with the sealed container, the water inlet and the tank water pump is connected with the lower end part of the closed container provided with an output pipe, the output pipe is connected with users. A liquid level control system is composed of a container liquid level loop, a control liquid level loop, a container liquid level detection circuit, a control liquid level detection circuit, an information processing control circuit, an opening and closing control circuit and a water pump. The invention realizes the mapping (signal conversion) mode is simple, adjusting the rotational speed of water pump, replace the valve function, improve the sensitivity of controlled and control, reduces the measurement delay, can make the signal of liquid level is always at a given value range. The utility model solves the problem of manual and automatic switching without disturbance, and adopts a variable frequency water pump with a wide range, and can be widely used in water tower, water tank, industrial boiler water supply system, etc..

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种液位控制系统，尤其涉及一种单回路变频水泵直接液位水平控制系统。
技术介绍
目前国内、外的供水系统是由一个变频水泵恒压控制系统和液位水平控制系统完成供水系统。一般变频水泵恒压控制系统是由一台压力传感变送器(测量出水泵出口压力)、一台数字调节器、一台变频水泵(执行机构)构成恒压控制系统。液位水平控制系统是由一台差压变送器(测量液位长度)、一台数字调节器和一个调节阀组成液位水平控制系统。在控制方面，供水系统存在着测量滞后、控制量与被控量的灵敏度较低以及调节滞后等缺陷。正是由于这些缺陷的存在，系统很难克服扰动，以致于在扰动下系统会出现震荡现象。在节能方面，虽然供水系统采用变频器，但是变频水泵的机械效率没有充分提高。由于在供水系统中使用了调节阀，变频水泵在供水过程中需要克服调节阀的阻力做功，部分能源消耗在阻力功效上，使水泵的机械效率降低，严重影响了变频水泵的节能效果。在资源方面，两个单回路控制系统(即恒压、液位水平控制系统)增加了一台压力变送器、一台数字调节器和一个调节阀。提高了工程造价和运行费用。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于解决上述问题，提供一种由差压变送器通过测量液位的变化，用可调速水泵达到控制流量变化的单回路变频水泵直接液位水平控制系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是进水管道的一端部与水泵的出水口相连接，进水管道的另一端部与密闭容器相连接，水泵的进水口与储水池相连接，密闭容器的下端部设置输出水管道，输出水管道与用户相连接。取密闭容器的总长度为容器液位高度(L)，密闭容器的一侧上部设置容器液位上限显示检测点，容器液位上限显示检测点的一端部与密闭容器的一侧上部相连接，容器液位上限显示检测点的另一端部与容器液位上限显示检测点的针形阀一端部相连接，容器液位上限显示检测点的管道一端与容器液位上限显示检测点(的针形阀另一端部相连接，容器液位上限显示检测点的管道另一端与容器液位检测电路的容器差压变送器负压室相连接。密闭容器的一侧下部设置容器液位下限显示检测点，容器液位下限显示检测点的一端部与密闭容器的一侧下部相连接，容器液位下限显示检测点的另一端部与容器液位下限显示检测点的针形阀一端部相连接，容器液位下限显示检测点的管道的一端与容器液位下限显示检测点的针形阀另一端部相连接，容器液位下限显示检测点的管道另一端与容器液位检测电路的容器差压变送器正压室相连接。容器液位的均衡阀的一端部与容器液位下限显示检测点的管道另一端部相连接，容器液位的均衡阀的另一端部与容器液位上限显示检测点的管道另一端部相连接，容器液位上限显示检测点的管道中部最低点设置容器液位的排污阀，容器液位下限显示检测点的管道中部最低点设置容器液位的排污阀，构成容器液位回路。取密闭容器中部小于密闭容器总长度为控制液位高度(L1)，密闭容器的另一侧上部设置控制液位下限检测点，控制液位下限检测点的一端部与密闭容器的另一侧上部相连接，控制液位下限检测点的另一端部与控制液位下限检测点的针形阀一端部相连接，控制液位下限检测点的管道一端部与控制液位下限检测点的针形阀另一端部相连接，控制液位下限检测点的管道另一端部与控制液位检测电路的控制液位差压变送器负压室相连接。密闭容器的另一侧下部设置控制液位上限检测点，控制液位上限检测点的一端部与密闭容器的另一侧下部相连接，控制液位上限检测点的另一端部与控制液位上限检测点的针形阀一端部相连接，控制液位上限检测点的管道一端与控制液位上限检测点的针形阀另一端部相连接，控制液位上限检测点的管道另一端与控制液位检测电路的控制液位差压变送器正压室相连接。控制液位的均衡阀的一端部与控制液位上限检测点的管道另一端部相连接，控制液位的均衡阀的另一端部与控制液位下限检测点的管道另一端部相连接，控制液位下限检测点的管道中部最低点设置控制液位的排污阀，控制液位上限检测点的管道中部最低点设置控制液位的排污阀，构成控制液位回路。液位显示回路取长度为L为实际液位的总高度。L上端用管道连接针形阀，再接管道，接针形阀，再接均衡阀，最后接到容器差压变送器的负压室。L的下端用管道连接针形阀，再接管道，接针形阀，再接均衡阀，最后接到容器差压变送器的正压室。控制液位回路取L的一部分为控制液位高度L1(L1＜L，L1要适当)。L1的顶端接管道，然后接针形阀，再接管道引至控制液位差压变送器的负压室。从L1的下端接管道，接针形阀，再接管道引至控制液位压差变送器的正压室。容器液位检测电路的容器差压变送器的一端与光柱显示仪MA端相连接，容器差压变送器的另一端与容器液位检测电路的24V电源的正极端相连接，容器液位检测电路的24V点源的负极端与容器液位检测电路的光柱显示仪IN端相连接。控制液位检测电路的控制液位差压变送器的一端与数字调节器MA端相连接，控制液位检测电路的控制液位差压变送器的另一端与24V电源一端相连接，24V电源的另一端与数字调节器IN端相连接，数字调节器的MA端和WT端各自与信息处理控制电路的变频器AI1端和AGND端相连接。启闭开关与启闭控制电路的空气开关相连接，空气开关与电源相连接；开启关闭控制电路与信息处理控制电路变频器R端、S端、T端相连接，水泵的电机与信息处理电路变频器的U端、V端、W端相连接。容器差压变送器输出电流(4-20mA)的正极连接24v电源正极，24v电源的负极连接光柱显示仪的负极(IN)，容器差压变送器的负极连接光柱显示仪的正极(MA)，光柱显示仪显示的就是密闭容器内的容器液位高度。控制液位差压变送器输出电流(4-20mA)的正极连接24V电源的正极，24V电源的负极连接数字调节器的负极(IN)，控制液位差压变送器的负极连接数字调节器的正极，数字调节器显示的是密闭容器内的控制液位高度。数字调节器的输出电流(4-20mA)的正极端子(OUT)连接变频器(ABBACS140)的AI1端，数字调节器的输出端的负极端子(MA)连接变频器的AGND端。变频器的上口RST连接三相电源，变频器的下口UVW和PE连接水泵的电机。使用时，启动启闭电路的启闭开关，密闭容器一侧容器液位回路的容器液位上限显示检测点和容器液位下限显示检测点将密闭容器内的液位情况通过容器液位上限显示检测点的管道和容器液位下限显示检测点的管道，传输给容器液位检测电路的容器液位差压变送器，容器液位差压变送器把压力信号转换成液位信号传输给容器液位检测电路的光柱显示仪，容器液位检测电路的光柱显示仪显示出密闭容器内液位状态。密闭容器另一侧控制液位回路的控制液位下限检测点和控制液位上限检测点将密闭容器内需控制得液位情况通过控制液位下限检测点的管道和控制液位上限检测点的管道，传输给控制液位检测电路的控制液位差压变送器，控制液位压差变送器把压力信号转换成液位信号传输给控制液位检测电路的数字调节器，控制液位检测电路的数字调节器显示出密闭容器内需控制的液位状态并传输给信息处理电路的变频器，信息处理电路的变频器将液位信号经处理后传输给水泵的电机，控制水泵电机的转速，如此循环往复使密闭容器内的液位控制在所需范围内。本专利技术是通过数学模型和关系式Fi-Fo＝A·dl/dt，其中Fi式输入流量；Fo是输出流量；A是液位水平的横截面积，dl/dt是液位水平的变化率。采用了映射的方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单回路变频水泵直接液位水平控制系统，其特征是进水管道（１０）的一端部与水泵（２）的出水口相连接，进水管道（１０）的另一端部与密闭容器（１）相连接，水泵（２）的进水口与储水池（５）相连接，密闭容器（１）的下端部设置输出水管道（２１），输出水管道（２１）与用户相连接；取密闭容器（１）的总长度为容器液位高度（Ｌ），密闭容器（１）的一侧上部设置容器液位上限显示检测点（１５），容器液位上限显示检测点（１５）的一端部与密闭容器（１）的一侧上部相连接，容器液位上限显示检测点（１５）的另一端部与容器液位上限显示检测点（１５）的针形阀（２２）一端部相连接，容器液位上限显示检测点（１５）的管道（２４）一端与容器液位上限显示检测点（１５）的针形阀（２２）另一端部相连接，容器液位上限显示检测点（１５）的管道（２４）另一端与容器液位检测电路（１７）的容器差压变送器（３）负压室相连接；密闭容器（１）的一侧下部设置容器液位下限显示检测点（１６），容器液位下限显示检测点（１６）的一端部与密闭容器（１）的一侧下部相连接，容器液位下限显示检测点（１６）的另一端部与容器液位下限显示检测点（１６）的针形阀（２２）一端部相连接，容器液位下限显示检测点（１６）的管道（２４）的一端与容器液位下限显示检测点（１６）的针形阀（２２）另一端部相连接，容器液位下限显示检测点（１６）的管道（２４）另一端与容器液位检测电路（１７）的容器差压变送器（３）正压室相连接；容器液位的均衡阀（１１）的一端部与容器液位下限显示检测点（１６）的管道（２４）另一端部相连接，容器液位的均衡阀（１１）的另一端部与容器液位上限显示检测点（１５）的管道（２４）另一端部相连接，容器液位上限显示检测点（１５）的管道（２４）中部最低点设置容器液位的排污阀（１２），容器液位下限显示检测点（１６）的管道（２４）中部最低点设置容器液位的排污阀（１２），构成容器液位回路；取密闭容器（１）中部小于密闭容器（１）总长度为控制液位高度（Ｌ↓［１］），密闭容器（１）的另一侧上部设置控制液位下限检测点（１３），控制液位下限检测点（１３）的一端部与密闭容器（１）的另一侧上部相连接，控制液位下限检测点（１３）的另一端部与控制液位下限检测点（１３）的针形阀（２２）一端部相连接，控制液位下限检测点（１３）的管道（２４）一端部与控制液位下限检测点（１３）的针形阀（２２）另一端部相连接，控制液位下限检测点（１３）的管道（２...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：闫华，
申请(专利权)人：闫华，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]