申请/专利权人：杨永峰

申请日：2017-07-14

公开（公告）日：2020-07-17

公开（公告）号：CN107357320B

主分类号：G05D7/06(20060101)

分类号：G05D7/06(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.17#授权;2017.12.12#实质审查的生效;2017.11.17#公开

摘要：本发明涉及一种自励流量调节系统，包括容积式流量测量机构、自励调速电磁装置、控制系统和电源系统；所述的容积式流量测量机构与自励调速电磁装置同轴连接，自励调速电磁装置与控制系统和电源系统连接；控制系统对容积式流量测量机构测得的流量信息进行监控，在监控流量的同时通过调整自励调速电磁装置励磁电流的大小控制容积式流量测量机构的转速，从而控制通过流量测量机构的流量；容积式流量测量机构在流体通过时带动自励调速电磁装置发电并将电能供给控制系统和电源系统。本发明流量调节装置结构简单、耗能低，能在完成流量的测量、调节、控制的前提下，完成自发电供能。

主权项：1.自励流量调节系统，其特征在于：包括容积式流量测量机构（1）、自励调速电磁装置、控制系统和电源系统；所述的容积式流量测量机构（1）与自励调速电磁装置同轴连接，自励调速电磁装置与控制系统和电源系统连接；控制系统对容积式流量测量机构（1）测得的流量信息进行监控，在监控流量的同时通过调整自励调速电磁装置励磁电流的大小控制容积式流量测量机构的转速，从而控制通过流量测量机构（1）的流量；容积式流量测量机构（1）在流体通过时带动自励调速电磁装置发电并将电能供给控制系统和电源系统；所述的容积式流量测量机构（1）包括壳体、测量转子和测量输出轴；所述的自励调速电磁装置包括发电部和制动部；所述的发电部包括发电部机壳（2）和设置在发电部机壳（2）内的发电定子（3）、发电转子（4）、发电转子磁极线圈（5）和发电部输出轴，所述的发电转子（4）设置在发电定子（3）内，发电转子（4）外缠绕所述的发电转子磁极线圈（5），发电转子（4）内穿设发电部输出轴，发电部输出轴的前端与测量输出轴同轴连接；所述的制动部包括制动部机壳（6）和设置在制动部机壳（6）内的涡流盘（7）、制动转子（8）和制动转子磁极线圈（9），所述的制动转子（8）设置在涡流盘（7）内，制动转子（8）外缠绕所述的制动转子磁极线圈（9），制动转子（8）内穿设制动部输出轴，制动部输出轴的前端与发电部输出轴的后端同轴连接，制动部输出轴的后端连接转速测量装置（10）；所述的控制系统包括发电转子线圈滑环（11）、制动转子线圈滑环（12）、励磁控制模块、控制器、通讯模块、通用测量接口模块和人机接口模块；所述的发电转子磁极线圈（5）和制动转子磁极线圈（9）分别通过发电转子线圈滑环（11）和制动转子线圈滑环（12）连接励磁控制模块，所述的控制器分别与励磁控制模块、通讯模块、通用测量接口模块、人机接口模块和转速测量装置（10）连接；所述的电源系统包括电源模块和与电源模块连接的蓄电池，电源模块与发电部和励磁控制模块连接。

全文数据：自励流重:调节系统技术领域[0001]本发明属于流量调节控制技术领域，尤其涉及一种自励流量调节系统。背景技术[0002]现代的工业自动化流体流量控制需要流量调节控制装置保持排放量的恒定，且这种恒定的排放量不应受上游流量因素的影响。[0003]传统的流体流量控制系统一般由流量测量装置、流量调节装置以及控制装置三部分构成。其中，流量测量装置一般是根据流体的性质由相应原理的流量计完成流体瞬时流量及积累流量的测量，测量结果作为控制装置的输入信号;流量调节装置一般由调节阀完成，调节阀可以接收控制装置的命令，通过调整阀的开度达到调节流量大小的目的;控制装置则是根据整定的流量数据和接收的流量数据计算出调节阀的开度数据，指令调节阀进行调节。[0004]目前，还没有一款流量调节装置能够完全自动的同步完成流量的测量、调节和控制任务。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种自励流量调节系统，解决现有流量调节装置结构复杂、耗能大、对流量的测量、调节、控制的不足问题。[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是：自励流量调节系统，包括容积式流量测量机构、自励调速电磁装置、控制系统和电源系统；所述的容积式流量测量机构与自励调速电磁装置同轴连接，自励调速电磁装置与控制系统和电源系统连接;控制系统对容积式流量测量机构测得的流量信息进行监控，在监控流量的同时通过调整自励调速电磁装置励磁电流的大小控制容积式流量测量机构的转速，从而控制通过流量测量机构的流量;容积式流量测量机构在流体通过时带动自励调速电磁装置发电并将电能供给控制系统和电源系统。[0007]所述的容积式流量测量机构包括壳体、测量转子和测量输出轴；所述的自励调速电磁装置包括发电部和制动部；所述的发电部包括发电部机壳和设置在发电部机壳内的发电定子、发电转子、发电转子磁极线圈和发电部输出轴，所述的发电转子设置在发电定子内，发电转子外缠绕所述的发电转子磁极线圈，发电转子内穿设发电部输出轴，发电部输出轴的前端与测量输出轴同轴连接；所述的制动部包括制动部机壳和设置在制动部机壳内的涡流盘、制动转子和制动转子磁极线圈，所述的制动转子设置在涡流盘内，制动转子外缠绕所述的制动转子磁极线圈，制动转子内穿设制动部输出轴，制动部输出轴的前端与发电部输出轴的后端同轴连接，制动部输出轴的后端连接转速测量装置；所述的控制系统包括发电转子线圈滑环、制动转子线圈滑环、励磁控制模块、控制器、通讯模块、通用测量接口模块和人机接口模块;所述的发电转子磁极线圈和制动转子磁极线圈分别通过发电转子线圈滑环和制动转子线圈滑环连接励磁控制模块，所述的控制器分别与励磁控制模块、通讯模块、通用测量接口模块、人机接口模块和转速测量装置连接；所述的电源系统包括电源模块和与电源模块连接的蓄电池，电源模块与发电部和励磁控制模块连接。[0008]所述的容积式流量测量机构选用椭圆齿轮流量测量计或刮板式流量测量计。[0009]所述的转速测量装置选用光电转速测量器、霍尔转速测量器或机械式转速测量器。'[0010]所述的涡流盘为前端开口的筒状结构。[0011]本发明的有益效果是：1_本发明选用椭圆齿轮或刮板机构等容积式测量计，不需要直管均流，便于安装拆卸，其能精确的测量、控制流量;与此同时，容积式流量测量机构可以作为自励调速电磁装置的动力源；2.本发明自励调速电磁装置的设计同时满足发电、制动和电动机功能；自励调速电磁装置在对容积式流量测量机构调速的同时可以对本整个系统提供电源及励磁电源，其原理是通过调节励磁电流的大小改变发电、制动转子和发电、制动定子的电磁耦合力以达到改变测量输出轴的扭矩进而调整流量；3•本发明所用电源及励磁电源均来自于自励调速电磁装置;当没有流体时，系统不工作;若有流体流过容积式流量测量机构时会拖动电磁装置转动而发电，经过短暂的调整即可达到调整励磁电流的状态，一旦开始调整励磁电流则整个系统进入正常工作状态。附图说明[0012]图1为本发明的整体结构示意图；图中，1-容积式流量测量机构，2-发电部机壳，3-发电定子，4-发电转子，5-发电转子磁极线圈，6-制动部机壳，7-涡流盘，8-制动转子，9-制动转子磁极线圈，10—转速测量装置，11-发电转子线圈滑环，12-制动转子线圈滑环。具体实施方式[0013]本发明涉及一种自励流量调节系统，该系统包括容积式流量测量机构i、自励调速电磁装置、控制系统和电源系统；容积式流量测量机构1与自励调速电磁装置同轴连接，自励调速电磁装置与控制系统和电源系统连接;控制系统对容积式流量测量机构1测得的流量信息进行监控，在监控流量的同时通过调整自励调速电磁装置励磁电流的大小控制容积式流量测量机构的转速，从而控制通过流量测量机构1的流量;容积式流量测量机构1在流体通过时带动自励调速电磁装置发电将电能供给控制系统并在电源系统中存储。[00M]容积式流量测量机构1包括壳体、测量转子和测量输出轴;本发明的容积式流量测量机构1选用椭圆齿轮流量测量计或刮板式流量测量计。以椭圆齿轮流量测量计为例，椭圆齿轮由两个相互啮合的椭圆齿轮机外壳构成，椭圆齿轮在被测流体介质的压差AP=P1-P2P1为入口压力，P2为出口压力）的作用下转动。流量计算公式为：Q=4NU〇N:齿轮旋转速度转秒）Uo:齿轮转四分之一时输出的固定体积的流量。[0015]自励调速电磁装置是一个专门设计的电气设备，它由两部分构成：电磁感应发电部和电涡流制动部;其中，发电部能实现被拖动和拖动功能，制动部可实现制动功能；发电部包括发电部机壳2和设置在发电部机壳2内的发电定子3、发电转子4可励磁）、发电转子磁极线圈5和发电部输出轴，所述的发电转子4设置在发电定子3内，发电转子4外缠绕所述的发电转子磁极线圈5，发电转子4内穿设发电部输出轴，发电部输出轴的前端与测量输出轴同轴连接；对发电部而言，当发电转子磁极线圈5有电流流过时就会产生磁场，发电转子4转动，磁场也旋转。发电定子3线圈一定有感应电势，感应电势的大小为：E=4.44KFN①K:绕组系数N:每相绕组的匝数，F:频率转速），0:单极磁场强度，E:感应电动势。[0016]¢:单极磁场强度是由转子线圈中的励磁电流大小决定的。[0017]制动部包括制动部机壳6和设置在制动部机壳6内的涡流盘7、制动转子8可励磁）和制动转子磁极线圈9,所述的涡流盘7为前端开口的筒状结构；制动转子8设置在涡流盘7内，制动转子8外缠绕所述的制动转子磁极线圈9,制动转子8内穿设制动部输出轴，制动部输出轴的前端与发电部输出轴的后端同轴连接，制动部输出轴的后端连接转速测量装置10;对制动部而言，当制动转子磁极线圈9有电流流过时就会产生磁场，制动转子8转动，磁场也旋转。而旋转磁场在涡流盘7中感应出涡电流，该涡电流产生的磁场和制动转子8励磁电流产生的磁场相互作用，达到制动的目的。[0018]所以当容积式流量测量机构1的测量速度大于整定速度时，增加发电转子磁极线圈5的励磁电流相当于增加了发电部的负载，它输出的磁功率增加，发电部的端口电压上升对速度有一定的制动作用，当发电转子磁极线圈5的励磁电流达到上限，测量速度仍然高于整定速度，则增加制动转子磁极线圈9的励磁电流，涡流盘7的感应电流增加，制动力矩增加达到调节容积式流量测量机构1转速的目的。反之亦然。[0019]控制系统包括发电转子线圈滑环11、制动转子线圈滑环12、励磁控制模块、控制器、通讯模块、通用测量接口模块和人机接口模块;所述的发电转子磁极线圈5和制动转子磁极线圈6分别通过发电转子线圈滑环11和制动转子线圈滑环I2连接励磁控制模块，所述的控制器分别与励磁控制模块、通讯模块、通用测量接口模块、人机接口模块和转速测量装置10连接；励磁控制模块:根据控制器的指令完成对发电励磁电流和制动励磁电流的调节，同时完成发电调节。[0020]控制器:接收人机接口模块HMI或者远方的指令要求对自励调速电磁装置的转速进行控制，平时根据整定转速和测量转速对发电转子磁极线圈5的励磁电流和制动转子磁极线圈9的励磁电流实时调节，达到稳速稳流的目的。在要求流量稳定的情况下，由于入口压力的变化，励磁电流也要及时调整。[0021]人机接口模块HMI:具有LCD显示及人工输入数据按键，实现实时数据查看、流量整定、校时等操作。[0022]通讯模块：实现有线RS485通信，支持常用的二次仪表通信规约。实现无线（含WIFI通信，与现场操作单元或者后台工业自动化系统通信。[0023]转速测量装置10:选用光电转速测量器、霍尔转速测量器或机械式转速测量器。[0024]本发明的控制器还可外接温度、压力、水位等各种标准接口的传感器，完成其他物理量的测量。[0025]电源系统包括电源模块和与电源模块连接的蓄电池，电源管理模块与发电部和励磁控制模块连接，包括控制电路和保护电路。电源管理模块完成电压转换，对控制器，转速测量装置10，通讯模块，人机接口模块HMI和其他测量单元提供电源，电压管理有稳压、过流、过压保护功能和对备蓄电池充放电管理功能。[0026]下面介绍本发明的工作过程如下：当流体流过容积式流量测量机构1时，该机构在流体压力差的作用下转动，每转一周有固定容积的流体流过，转速测量装置10对转的圈数计数即可知道实时通过的流量，通过流量的大小和测量转子的转速成正比；容积式流量测量机构1在转动的同时拖动同轴安装的自励调速电磁装置，自励调速电磁装置的发电部在发电转子4的转动下发电，电能通过电源管理模块提供给控制系统的各个部分，剩余电量存储于蓄电池中；对于固定流量流经时，自励调速电磁装置有固定的转速，自励调速电磁装置的发电部保持固定的发电输出功率、自励调速电磁装置的制动部保持固定的制动力矩。[0027]若输入流体压力（流量大于预定流量值时，自励调速电磁装置转速变快，励磁控制模块通过发电转子线圈滑环11提高发电转子磁极线圈5的励磁电流以实现发电转子4的减速效果，与此同时励磁控制模块通过制动转子线圈滑环12加大制动转子磁极线圈9的励磁电流，提高制动部的制动力矩对容积式流量测量机构1的测量转子进行制动，进而保证流速稳定。[0028]若输入流体压力（流量变小时，自励调速电磁装置转速变慢，励磁控制模块通过发电转子线圈滑环11减小发电转子磁极线圈5的励磁电流以减少对容积式流量测量机构1的减速作用，与此同时励磁控制模块通过制动转子线圈滑环12减小制动转子磁极线圈9的励磁电流以减少对容积式流量测量机构1的制动作用，进而提高并保持在预定流速。[0029]这样就实现了流体的测量、调节、控制一体化。[0030]本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

权利要求：1.自励流量调节系统，其特征在于:包括容积式流量测量机构（1、自励调速电磁装置、控制系统和电源系统；所述的容积式流量测量机构（1与自励调速电磁装置同轴连接，自励调速电磁装置与控制系统和电源系统连接;控制系统对容积式流量测量机构（1测得的流量信息进行监控，在监控流量的同时通过调整自励调速电磁装置励磁电流的大小控制容积式流量测量机构的转速，从而控制通过流量测量机构（1的流量;容积式流量测量机构（1在流体通过时带动自励调速电磁装置发电并将电能供给控制系统和电源系统。2.根据权利要求1所述的自励流量调节系统，其特征在于：所述的容积式流量测量机构（1包括壳体、测量转子和测量输出轴；所述的自励调速电磁装置包括发电部和制动部；所述的发电部包括发电部机壳2和设置在发电部机壳2内的发电定子3、发电转子4、发电转子磁极线圈（©和发电部输出轴，所述的发电转子4设置在发电定子3内，发电转子4外缠绕所述的发电转子磁极线圈5，发电转子4内穿设发电部输出轴，发电部输出轴的前端与测量输出轴同轴连接；所述的制动部包括制动部机壳6和设置在制动部机壳6内的涡流盘7、制动转子⑻和制动转子磁极线圈⑼，所述的制动转子⑻设置在涡流盘⑺内，制动转子⑻外缠绕所述的制动转子磁极线圈（9，制动转子8内穿设制动部输出轴，制动部输出轴的前端与发电部输出轴的后端同轴连接，制动部输出轴的后端连接转速测量装置1〇;所述的控制系统包括发电转子线圈滑环（11、制动转子线圈滑环12、励磁控制模块、控制器、通讯模块、通用测量接口模块和人机接口模块;所述的发电转子磁极线圈（5和制动转子磁极线圈6分别通过发电转子线圈滑环11和制动转子线圈滑环12连接励磁控制模块，所述的控制器分别与励磁控制模块、通讯模块、通用测量接口模块、人机接口模块和转速测量装置10连接；所述的电源系统包括电源模块和与电源模块连接的蓄电池，电源模块与发电部和励磁控制模块连接。3.根据权利要求1或2所述的自励流量调节系统，其特征在于:所述的容积式流量测量机构1选用椭圆齿轮流量测量计或刮板式流量测量计。4.根据权利要求3所述的自励流量调节系统，其特征在于:所述的转速测量装置1〇选用光电转速测量器、霍尔转速测量器或机械式转速测量器。5.根据权利要求4所述的自励流量调节系统，其特征在于:所述的涡流盘7为前端开口的筒状结构。

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