流量标准装置的研究和应用是流量计量和测试技术发展的重要环节。流量稳定性是流量标准装置的一项重要技术指标,它直接影响装置的稳定性和不确定度。本文针对水塔稳压法投资多、建造周期长,当前变频加容器稳压流量稳定性仍与水塔法有较大差距的现状,开展水流量标准装置变频加容器稳压系统的研究。本文主要完成以下工作:1.改造天津大学流量实验室4#水流量标准装置,搭建了流量稳定性研究平台。在此平台上可研究各种稳压系统控制方案、控制算法,也可方便地实验测试水塔法、变频法和变频加容器法的流量稳定性。2.在分析变频调速负载特性、变频器速度控制方式的基础上,设计了流量标准装置的变频调速系统,重点说明了外部控制电路和变频器接线电路设计和控制过程。进行了相关产品选型,总结了调试中的问题。3.在分析流量稳定性各种影响因素的基础上,分析比较了多种流量调节方式,研究了串级数字PID控制算法,设计了流量装置稳压系统控制方案,并着重分析比较了稳流和稳压两种控制方案的优缺点。提出了针对离心泵高效工作区的宽范围流量调节方法。对控制系统的硬件、软件和控制流程进行了说明。4.分析了流量稳定性评估方法和实现方式,设计了数据采集系统,针对开环、单回路流量反馈、单回路压力反馈和串级控制进行了流量稳定性实验研究。实验表明,在未加入稳压罐的情况下,变频器单回路压力控制的控制方案,装置的流量稳定性优于0.2%,调节时间10 s ~20 s。