申請(qǐng)日2017.11.10
公開(kāi)(公告)日2018.01.19
IPC分類號(hào)F15B21/08
摘要
本發(fā)明提供了一種用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)及其工作方法。所述系統(tǒng)包括包含一號(hào)油缸、二號(hào)油缸、三號(hào)油缸、污泥總出料口，各個(gè)油缸安裝有陶瓷柱塞泵，各個(gè)油缸由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力源，所述控制系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)、PLC控制器及分別與PLC控制器通信連接的人機(jī)交互界面、若干位移傳感器、若干壓力變送器。本發(fā)明針對(duì)對(duì)現(xiàn)有城市污泥處理系統(tǒng)等相似污泥處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)進(jìn)行改善，通過(guò)在現(xiàn)有機(jī)械污泥柱塞泵的基礎(chǔ)上增加液壓控制系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的維修、維護(hù)非常方便，整機(jī)有著優(yōu)良的工作性能和長(zhǎng)久的使用壽命，在污泥作為工作介質(zhì)的環(huán)境中能長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。
權(quán)利要求書
1.一種用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng),其特征在于，所述污泥柱塞泵包含一號(hào)油缸、二號(hào)油缸、三號(hào)油缸、污泥總出料口，各個(gè)油缸安裝有陶瓷柱塞泵，各個(gè)油缸由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力源，所述控制系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)、PLC控制器及分別與PLC控制器通信連接的人機(jī)交互界面、若干位移傳感器、若干壓力變送器;
所述液壓系統(tǒng)包含電磁換向閥、比例伺服閥，用于為污泥柱塞泵提供動(dòng)力;
所述PLC控制器包含電源、設(shè)置有運(yùn)動(dòng)控制模塊的中央處理器、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、通訊模塊;
所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、系統(tǒng)相位角匹配控制單元、系統(tǒng)壓力自動(dòng)修正單元，所述數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存單元用于壓力變送器、位移傳感器信號(hào)的采集及處理，并接受系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置與儲(chǔ)存;所述運(yùn)動(dòng)控制單元用于控制單根油缸的運(yùn)作，所述系統(tǒng)相位角匹配控制單元用于控制多缸組合協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng);所述系統(tǒng)壓力自動(dòng)修正單元用于根據(jù)系統(tǒng)工作壓力調(diào)節(jié)比例伺服閥的開(kāi)口，進(jìn)而控制系統(tǒng)供油流量;
所述人機(jī)交互界面用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯現(xiàn)及提供操作界面;
位移傳感器具有至少三個(gè)，用于反饋每支油缸的實(shí)際位移量;
所述壓力變送器至少有四只，其中三只安裝在三支油缸的無(wú)桿腔壓力采集端，檢測(cè)油缸的壓力，分別為對(duì)應(yīng)一號(hào)油缸的一號(hào)壓力變送器、對(duì)應(yīng)二號(hào)油缸的二號(hào)壓力變送器、對(duì)應(yīng)三號(hào)油缸的三號(hào)壓力變送器，還有一只安裝在污泥總出料口，用于檢測(cè)污泥總出料口的壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的用于污泥柱塞泵的多組動(dòng)態(tài)誤差修正電氣控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括光電耦合器和/或繼電器和/或接觸器和/或斷路器。
3.如權(quán)利要求1所述的用于污泥柱塞泵的多組動(dòng)態(tài)誤差修正電氣控制方法，其特征在于，運(yùn)動(dòng)控制模塊包括故障自動(dòng)診斷修復(fù)單元，所述故障自動(dòng)診斷修復(fù)單元用于污泥壓力自我診斷調(diào)節(jié)功能、位移傳感器及壓力變送器的失效檢測(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一：系統(tǒng)上電;
步驟二：系統(tǒng)自檢，如正常則液壓系統(tǒng)正常啟動(dòng)，否則不啟動(dòng);
步驟三：三支油缸復(fù)位，系統(tǒng)循環(huán)采集各個(gè)位移傳感器、壓力變送器的值，并將到的模擬信號(hào)傳輸給PLC控制器，PLC控制器通過(guò)數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存單元計(jì)算處理;
步驟四：PLC控制器根據(jù)處理結(jié)果判斷是否存在系統(tǒng)錯(cuò)誤，若不存在，則進(jìn)行步驟五，否則返回步驟三;
步驟五：系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，并計(jì)算出油缸的伸出時(shí)間，縮回時(shí)間，三支油缸的啟動(dòng)時(shí)間，同時(shí)計(jì)算選三支油缸的起點(diǎn)、終點(diǎn)位置檢測(cè)時(shí)間，同時(shí)計(jì)算出油缸的零點(diǎn)與終點(diǎn)，零點(diǎn)為油缸初始位置點(diǎn);
步驟六：一號(hào)油缸啟動(dòng)時(shí)間到，則一號(hào)油缸開(kāi)始伸出;
步驟七：判斷一號(hào)油缸的初始位置，若位置滿足預(yù)定誤差范圍，則一號(hào)油缸開(kāi)始階梯加速伸出，并同時(shí)執(zhí)行下一步，若位置大于預(yù)定誤差范圍，則修正比例閥開(kāi)口度同時(shí)執(zhí)行下一步;
步驟八：檢測(cè)階梯加速伸出是否完成，若未完成，繼續(xù)執(zhí)行步驟八;若完成則執(zhí)行下一步;一號(hào)油缸勻速伸出;
步驟九：一號(hào)油缸勻速伸出到設(shè)定位置，開(kāi)始執(zhí)行下一步，一號(hào)油缸比例減速伸出;
步驟十：一號(hào)油缸比例減速伸出到終點(diǎn)，執(zhí)行下一步，終點(diǎn)位置判斷，若位置滿足預(yù)定誤差范圍，則一號(hào)油缸開(kāi)始階梯加速縮回，并同時(shí)執(zhí)行下一步，若位置大于預(yù)定誤差范圍，則修正比例閥開(kāi)口度同時(shí)執(zhí)行下一步;
步驟十一：檢測(cè)階梯加速縮回是否完成，若未完成，繼續(xù)執(zhí)行步驟十一;若完成執(zhí)行下一步，一號(hào)油缸勻速縮回;
步驟十二：一號(hào)油缸勻速縮回到設(shè)定位置，開(kāi)始執(zhí)行下一步，一號(hào)油缸比例減速伸出;
步驟十三：一號(hào)油缸縮回到位，返回步驟七;
步驟十四：二號(hào)油缸啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間到，則二號(hào)油缸按一號(hào)油缸的步驟七到步驟十三執(zhí)行;
步驟十五：三號(hào)油缸啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間到，則三號(hào)油缸按一號(hào)油缸的步驟七到步驟十三執(zhí)行;
步驟十六：三支油缸周期按上述步驟執(zhí)行，并每根油桿執(zhí)行預(yù)定的運(yùn)行延時(shí);
步驟十七：三支油缸啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間都到后，檢測(cè)系統(tǒng)出口壓力是否在正常范圍，若在設(shè)定范圍，則周期檢測(cè)，系統(tǒng)壓力正常;若系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值一定范圍，則增加系統(tǒng)的運(yùn)行頻率，返回步驟五;若系統(tǒng)壓力高于設(shè)定值一定范圍，則減小系統(tǒng)的運(yùn)行頻率，返回步驟五;
步驟十八：系統(tǒng)自動(dòng)修正參數(shù)后啟動(dòng)系統(tǒng)計(jì)數(shù)器，若系統(tǒng)連續(xù)四次修正，污泥總出料口處的壓力還是不滿足要求，則報(bào)警并停機(jī)，若滿足系統(tǒng)壓力滿足要求，則置零計(jì)數(shù)器，系統(tǒng)按照步驟七到步驟十五運(yùn)行。
5.如權(quán)利要求4所述的用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，位置誤差范圍為-0.5mm~0.5mm。
6.如權(quán)利要求4所述的用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，所述階梯加速分為三段完成，速度分別是勻速的25%、50%、75%。
7.如權(quán)利要求4所述的用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，比例減速的速度與油缸的位移成反比，位移越大速度越慢，到達(dá)設(shè)定的終點(diǎn)，速度為零。
8.如權(quán)利要求4所述的用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，一號(hào)油缸、二號(hào)油缸、三號(hào)油缸運(yùn)行時(shí)相位差順次相差120°。
9.如權(quán)利要求4所述的用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，步驟五中，系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包括三個(gè)油缸的液壓缸的運(yùn)行頻率，為0～30次/分鐘。
10.如權(quán)利要求4所述的用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，比例閥的修正值為開(kāi)口的0.05%。
說(shuō)明書
一種用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)及工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于液壓系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)及工作方法。
背景技術(shù)
在污泥低溫碳化處理領(lǐng)域，現(xiàn)使用的污泥柱塞泵采用的是變頻器加凸輪帶動(dòng)柱塞泵的方式;系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)需零壓?jiǎn)?dòng)，電機(jī)啟動(dòng)完成后再逐漸升壓，導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng);柱塞泵進(jìn)料口的開(kāi)閉，采用凸輪之間的匹配關(guān)系進(jìn)行強(qiáng)制開(kāi)閉，由于傳輸?shù)慕橘|(zhì)是污泥，對(duì)系統(tǒng)常有磨損、卡閥情況，凸輪或閥芯磨損，經(jīng)常導(dǎo)致進(jìn)料口不能完全關(guān)閉或打開(kāi)，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不穩(wěn)或失壓，或造成柱塞泵容積率不高，生產(chǎn)效率低;維修、維護(hù)很不方便，若凸輪磨損根本無(wú)法修復(fù)，柱塞泵在吸料時(shí)，出口閥卡死，此時(shí)會(huì)造成污泥回流，造成系統(tǒng)失壓，機(jī)械式的柱塞泵由于使用凸輪使三支柱塞運(yùn)動(dòng)匹配，在流量大的系統(tǒng)中凸輪會(huì)做的非常大，才能滿足要求，由于凸輪磨損，修復(fù)困難，大流量的系統(tǒng)造價(jià)非常昂貴，且使用壽命不長(zhǎng)、維修、維護(hù)成本非常高。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng),其特征在于，所述污泥柱塞泵包含一號(hào)油缸、二號(hào)油缸、三號(hào)油缸、污泥總出料口，各個(gè)油缸安裝有陶瓷柱塞泵，各個(gè)油缸由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力源，所述控制系統(tǒng)包括液壓系統(tǒng)、PLC控制器及分別與PLC控制器通信連接的人機(jī)交互界面、若干位移傳感器、若干壓力變送器;
所述液壓系統(tǒng)包含電磁換向閥、比例伺服閥，用于為污泥柱塞泵提供動(dòng)力;
所述PLC控制器包含電源、設(shè)置有運(yùn)動(dòng)控制模塊的中央處理器、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、開(kāi)關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、通訊模塊;
所述運(yùn)動(dòng)控制模塊包括數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、系統(tǒng)相位角匹配控制單元、系統(tǒng)壓力自動(dòng)修正單元，所述數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存單元用于壓力變送器、位移傳感器信號(hào)的采集及處理，并接受系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置與儲(chǔ)存;所述運(yùn)動(dòng)控制單元用于控制單根油缸的運(yùn)作，所述系統(tǒng)相位角匹配控制單元用于控制多缸組合協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng);所述系統(tǒng)壓力自動(dòng)修正單元用于根據(jù)系統(tǒng)工作壓力調(diào)節(jié)比例伺服閥的開(kāi)口，進(jìn)而控制系統(tǒng)供油流量;
所述人機(jī)交互界面用于進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯現(xiàn)及提供操作界面;
位移傳感器具有至少三個(gè)，用于反饋每支油缸的實(shí)際位移量;
所述壓力變送器至少有四只，其中三只安裝在三支油缸的無(wú)桿腔壓力采集端，檢測(cè)油缸的壓力，分別為對(duì)應(yīng)一號(hào)油缸的一號(hào)壓力變送器、對(duì)應(yīng)二號(hào)油缸的二號(hào)壓力變送器、對(duì)應(yīng)三號(hào)油缸的三號(hào)壓力變送器，還有一只安裝在污泥總出料口，用于檢測(cè)污泥總出料口的壓力。
進(jìn)一步的，還包括光電耦合器和/或繼電器和/或接觸器和/或斷路器。
進(jìn)一步的，運(yùn)動(dòng)控制模塊包括故障自動(dòng)診斷修復(fù)單元，所述故障自動(dòng)診斷修復(fù)單元用于污泥壓力自我診斷調(diào)節(jié)功能、位移傳感器及壓力變送器的失效檢測(cè)。
上述用于污泥柱塞泵的誤差修正控制系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟一：系統(tǒng)上電;
步驟二：系統(tǒng)自檢，如正常則液壓系統(tǒng)正常啟動(dòng)，否則不啟動(dòng);
步驟三：三支油缸復(fù)位，系統(tǒng)循環(huán)采集各個(gè)位移傳感器、壓力變送器的值，并將到的模擬信號(hào)傳輸給PLC控制器，PLC控制器通過(guò)數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存單元計(jì)算處理;
步驟四：PLC控制器根據(jù)處理結(jié)果判斷是否存在系統(tǒng)錯(cuò)誤，若不存在，則進(jìn)行步驟五，否則返回步驟三;
步驟五：系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定好系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，并計(jì)算出油缸的伸出時(shí)間，縮回時(shí)間，三支油缸的啟動(dòng)時(shí)間，同時(shí)計(jì)算選三支油缸的起點(diǎn)、終點(diǎn)位置檢測(cè)時(shí)間，同時(shí)計(jì)算出油缸的零點(diǎn)與終點(diǎn)，零點(diǎn)為油缸初始位置點(diǎn);
步驟六：一號(hào)油缸啟動(dòng)時(shí)間到，則一號(hào)油缸開(kāi)始伸出;
步驟七：判斷一號(hào)油缸的初始位置，若位置滿足預(yù)定誤差范圍，則一號(hào)油缸開(kāi)始階梯加速伸出，并同時(shí)執(zhí)行下一步，若位置大于預(yù)定誤差范圍，則修正比例閥開(kāi)口度同時(shí)執(zhí)行下一步;
步驟八：檢測(cè)階梯加速伸出是否完成，若未完成，繼續(xù)執(zhí)行步驟八;若完成則執(zhí)行下一步;一號(hào)油缸勻速伸出;
步驟九：一號(hào)油缸勻速伸出到設(shè)定位置，開(kāi)始執(zhí)行下一步，一號(hào)油缸比例減速伸出;
步驟十：一號(hào)油缸比例減速伸出到終點(diǎn)，執(zhí)行下一步，終點(diǎn)位置判斷，若位置滿足預(yù)定誤差范圍，則一號(hào)油缸開(kāi)始階梯加速縮回，并同時(shí)執(zhí)行下一步，若位置大于預(yù)定誤差范圍，則修正比例閥開(kāi)口度同時(shí)執(zhí)行下一步;
步驟十一：檢測(cè)階梯加速縮回是否完成，若未完成，繼續(xù)執(zhí)行步驟十一;若完成執(zhí)行下一步，一號(hào)油缸勻速縮回;
步驟十二：一號(hào)油缸勻速縮回到設(shè)定位置，開(kāi)始執(zhí)行下一步，一號(hào)油缸比例減速伸出;
步驟十三：一號(hào)油缸縮回到位，返回步驟七;
步驟十四：二號(hào)油缸啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間到，則二號(hào)油缸按一號(hào)油缸的步驟七到步驟十三執(zhí)行;
步驟十五：三號(hào)油缸啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間到，則三號(hào)油缸按一號(hào)油缸的步驟七到步驟十三執(zhí)行;
步驟十六：三支油缸周期按上述步驟執(zhí)行，并每根油桿執(zhí)行預(yù)定的運(yùn)行延時(shí);
步驟十七：三支油缸啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間都到后，檢測(cè)系統(tǒng)出口壓力是否在正常范圍，若在設(shè)定范圍，則周期檢測(cè)，系統(tǒng)壓力正常;若系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值一定范圍，則增加系統(tǒng)的運(yùn)行頻率，返回步驟五;若系統(tǒng)壓力高于設(shè)定值一定范圍，則減小系統(tǒng)的運(yùn)行頻率，返回步驟五;
步驟十八：系統(tǒng)自動(dòng)修正參數(shù)后啟動(dòng)系統(tǒng)計(jì)數(shù)器，若系統(tǒng)連續(xù)四次修正，污泥總出料口處的壓力還是不滿足要求，則報(bào)警并停機(jī)，若滿足系統(tǒng)壓力滿足要求，則置零計(jì)數(shù)器，系統(tǒng)按照步驟七到步驟十五運(yùn)行。
進(jìn)一步的，位置誤差范圍為-0.5mm~0.5mm。
進(jìn)一步的，所述階梯加速分為三段完成，速度分別是勻速的25%、50%、75%。
進(jìn)一步的，比例減速的速度與油缸的位移成反比，位移越大速度越慢，到達(dá)設(shè)定的終點(diǎn)，速度為零。
進(jìn)一步的，一號(hào)油缸、二號(hào)油缸、三號(hào)油缸運(yùn)行時(shí)相位差順次相差120°。
進(jìn)一步的，步驟五中，系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)包括三個(gè)油缸的液壓缸的運(yùn)行頻率，為0～30次/分鐘。
進(jìn)一步的，比例閥的修正值為開(kāi)口的0.05%。
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明的技術(shù)方案信號(hào)進(jìn)行采集及處理，并接受系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置與儲(chǔ)存，同時(shí)處理信號(hào)的滯后與更新時(shí)間。控制單根油缸的運(yùn)作，使油缸加速段、勻速段、減速段的行程滿足要求，超出、未達(dá)到行程的調(diào)節(jié)。控制多根油缸的動(dòng)作時(shí)序，與動(dòng)作的調(diào)整;根據(jù)系統(tǒng)工作壓力、位移傳感器的行程調(diào)節(jié)比例伺服閥，進(jìn)而控制系統(tǒng)供油流量。油缸縮回速度是伸出的2倍，三支油缸運(yùn)行時(shí)相位差相差120°，保證任意時(shí)刻都有兩支柱塞泵同時(shí)往外伸出，一支縮回。本發(fā)明針對(duì)對(duì)現(xiàn)有城市污泥處理系統(tǒng)等相似污泥處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)進(jìn)行改善，通過(guò)在現(xiàn)有機(jī)械污泥柱塞泵的基礎(chǔ)上增加液壓控制系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備的維修、維護(hù)非常方便，整機(jī)有著優(yōu)良的工作性能和長(zhǎng)久的使用壽命，在污泥作為工作介質(zhì)的環(huán)境中能長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。
