本發(fā)明涉及水泵流量控制，更具體地說，涉及水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法。

背景技術(shù)：

1、液體流量計(jì)是一種計(jì)量器具，對其進(jìn)行校準(zhǔn)與測試的標(biāo)準(zhǔn)器稱為液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。其技術(shù)指標(biāo)為不確定度和穩(wěn)定性，為保證液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置流動(dòng)的穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的方法是“采用恒液位高位容器供水”即高位水塔法，見圖3所示，也是迄今為止仍普遍認(rèn)為是穩(wěn)定性指標(biāo)最好的供水方式。它是利用恒定的液位高度，使液體流動(dòng)的壓頭恒定，達(dá)到穩(wěn)定流量的效果。

2、目前，在進(jìn)行流量控制時(shí)，傳統(tǒng)的控制方法中，水塔穩(wěn)壓法的成本較高，且穩(wěn)定的反應(yīng)慢，而穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓法只適用于較低流量的流量控制，當(dāng)流量較大時(shí)，流量控制的效果較差。

3、于是，有鑒于此，針對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)予以研究改良，提供水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，以期達(dá)到更具有更加實(shí)用價(jià)值的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、1.要解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，它采用水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的方法使液體流動(dòng)的壓頭恒定，達(dá)到穩(wěn)定流量的效果。使流動(dòng)穩(wěn)定性達(dá)到水塔穩(wěn)壓的效果，優(yōu)于穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓效果。

3、2.技術(shù)方案

4、為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

5、水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，該種控制方法的具體實(shí)施步驟如下：

6、步驟一、進(jìn)行控制參數(shù)設(shè)定：基于水泵轉(zhuǎn)速控制軟件的控制，設(shè)定軟件中的閉環(huán)參數(shù)、閉環(huán)轉(zhuǎn)速和開環(huán)輸出頻率；

7、步驟二、調(diào)節(jié)輸出變頻器頻率，并進(jìn)行輸出：調(diào)節(jié)變頻器的供電頻率，水泵的轉(zhuǎn)速隨著變頻器的供電頻率變化而變化；

8、步驟三、采集水泵轉(zhuǎn)速控制過程中的信息：在輸出變頻器頻率改變或穩(wěn)定時(shí)，檢測水泵轉(zhuǎn)速控制過程中關(guān)于轉(zhuǎn)速、壓力和流量的信息；

9、步驟四、進(jìn)行檢測信號(hào)的判斷：建立判定流程，根據(jù)收集的信號(hào)，判定是否處于閉環(huán)控制，若不是閉環(huán)控制，則返回至步驟二；

10、步驟五、進(jìn)行轉(zhuǎn)速pid的計(jì)算，并將結(jié)果返回：進(jìn)行關(guān)于轉(zhuǎn)速pid的計(jì)算，得出輸出頻率，并將得出結(jié)果返回至步驟二。

11、進(jìn)一步的，所述步驟一中，水泵轉(zhuǎn)速控制軟件中設(shè)置有主回路和副回路，其中，主回路系統(tǒng)不產(chǎn)生改變進(jìn)行控制參數(shù)設(shè)定時(shí)，副回路中改變的控制變量為水泵轉(zhuǎn)速。

12、進(jìn)一步的，所述步驟一中，設(shè)定軟件中的閉環(huán)參數(shù)、閉環(huán)轉(zhuǎn)速和開環(huán)輸出頻率均為初始參數(shù)。

13、進(jìn)一步的，所述步驟二中，調(diào)節(jié)變頻器的供電頻率時(shí)，對比的管道流量為之比的表達(dá)式為：

14、

15、其中，a是平均得到管道流量值之比平均值；

16、n是采集的數(shù)量統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)；

17、qn是對應(yīng)次數(shù)采集的流量的值，在測量時(shí)，相鄰兩次的測量過程中，供電頻率的改變量為0.01hz的倍數(shù)。

18、進(jìn)一步的，所述步驟二中，在變頻器頻率調(diào)節(jié)前后，流量變化的經(jīng)驗(yàn)公式為：

19、

20、其中，qt為當(dāng)前電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度下調(diào)節(jié)變頻器頻率后預(yù)計(jì)達(dá)到的流量值。

21、f0為調(diào)節(jié)前的變頻器頻率。

22、q0為當(dāng)前電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度下調(diào)節(jié)變頻器頻率前的流量。

23、ft為調(diào)節(jié)后的變頻器頻率。

24、進(jìn)一步的，所述步驟二中，水泵的轉(zhuǎn)速控制器采用pid控制器，pid控制器由plc進(jìn)行控制。

25、進(jìn)一步的，所述步驟三中，在進(jìn)行水泵的電機(jī)的轉(zhuǎn)速的檢測或測量時(shí)，采用1024線的光電編碼器。

26、進(jìn)一步的，所述步驟三中，測量后進(jìn)行壓力反饋，壓力反饋進(jìn)行控制系統(tǒng)的主回路。

27、進(jìn)一步的，所述步驟五中，進(jìn)行pid的計(jì)算時(shí)，其表達(dá)式為：

28、

29、其中，u(t)是控制器的輸出；

30、e(t)是設(shè)定值與實(shí)際值之間的偏差；

31、kp、ki、kd分別是比例、積分和微分控制參數(shù)。

32、3.有益效果

33、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

34、本方案，在進(jìn)行流量控制時(shí)，建立壓力－轉(zhuǎn)速系統(tǒng)，并基于該系統(tǒng)，采用水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)的控制方法進(jìn)行壓力控制，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)的控制方法的控制環(huán)路是：光電編碼器—變頻器—水泵轉(zhuǎn)速—光電編碼器，控制環(huán)路非常短，滯后很小，在流量尚未發(fā)生變化，只是水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生了微小變化即刻進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，以達(dá)到穩(wěn)定流量的效果。該種方法，可以迅速降低電源波動(dòng)帶來的流量波動(dòng)，且使用成本低，反應(yīng)迅速，且穩(wěn)定流量的范圍較大，優(yōu)化效果較之穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓法有較大提升。

技術(shù)特征：

1.水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：該種控制方法的具體實(shí)施步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：所述步驟一中，水泵轉(zhuǎn)速控制軟件中設(shè)置有主回路和副回路，其中，主回路系統(tǒng)不產(chǎn)生改變進(jìn)行控制參數(shù)設(shè)定時(shí)，副回路中改變的控制變量為水泵轉(zhuǎn)速。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：所述步驟一中，設(shè)定軟件中的閉環(huán)參數(shù)、閉環(huán)轉(zhuǎn)速和開環(huán)輸出頻率均為初始參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：所述步驟二中，調(diào)節(jié)變頻器的供電頻率時(shí)，對比的管道流量為之比的表達(dá)式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：所述步驟二中，在變頻器頻率調(diào)節(jié)前后，流量變化的經(jīng)驗(yàn)公式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：所述步驟二中，水泵的轉(zhuǎn)速控制器采用pid控制器，pid控制器由plc進(jìn)行控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：所述步驟三中，在進(jìn)行水泵的電機(jī)的轉(zhuǎn)速的檢測或測量時(shí)，采用1024線的光電編碼器。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：所述步驟三中，測量后進(jìn)行壓力反饋，壓力反饋進(jìn)行控制系統(tǒng)的主回路。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，其特征在于：所述步驟五中，進(jìn)行pid的計(jì)算時(shí)，其表達(dá)式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，屬于水泵流量控制技術(shù)領(lǐng)域，水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中流量穩(wěn)定性的水泵轉(zhuǎn)速控制方法，該種控制方法的具體實(shí)施步驟包括步驟一、進(jìn)行控制參數(shù)設(shè)定；步驟二、調(diào)節(jié)輸出變頻器頻率，并進(jìn)行輸出；步驟三、采集水泵轉(zhuǎn)速控制過程中的信息；步驟四、進(jìn)行檢測信號(hào)的判斷；步驟五、進(jìn)行轉(zhuǎn)速PID的計(jì)算，并將結(jié)果返回。它采用水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的方法使液體流動(dòng)的壓頭恒定，達(dá)到穩(wěn)定流量的效果。使流動(dòng)穩(wěn)定性達(dá)到水塔穩(wěn)壓的效果，優(yōu)于穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓效果。

技術(shù)研發(fā)人員：張濤,孫立軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津天泰測控技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23