CN101408166B

CN101408166B - 隔膜泵单向阀故障自动诊断方法及其所采用的装置

Info

Publication number: CN101408166B
Application number: CN2007101574291A
Authority: CN
Inventors: 颜召彬; 张月坤; 李晓峰; 杨宏权; 王丽
Original assignee: CNMC Shenyang Pump Co Ltd
Current assignee: CNMC Shenyang Pump Co Ltd
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: CN101408166A

Abstract

本发明属隔膜泵自动化控制领域，尤其涉及一种隔膜泵单向阀故障自动诊断方法及其所采用的装置；其中诊断方法可依如下步骤进行：A)若处于喂料行程，确定采样位置，对隔膜室分别进行状态信号采集；对采集值进行存储、运算；当运算值大于设定值时，认定排料阀泄露；B)若处于排料行程，确定采样位置，对隔膜室分别进行状态信号采集；对采集值进行存储、运算；当运算值大于设定值时，认定喂料阀泄露。诊断装置包括开关量采集部分、模拟量采集部分、继电器隔离部分、隔离放大部分、PLC及报警部分；本发明在隔膜泵单向阀发生故障后，在很短时间内就能发出报警信号，避免了由于单向阀故障而造成的损失。

Description

隔膜泵单向阀故障自动诊断方法及其所采用的装置

技术领域

本发明属隔膜泵自动化控制领域，尤其涉及一种隔膜泵单向阀故障自动诊断方法及其所采用的装置。

背景技术

目前在隔膜泵市场，无论是进口产品还是国产设备，均无隔膜泵单向阀故障自动诊断功能，由于设备易损件寿命相对较短，在接近使用寿命的前期，单向阀内的阀锥、阀芯会被流体冲刷发生泄漏；或者由于意外原因导致设备的阀锥出现卡阀、断阀现象。而发生这些故障时，操作人员无法及时发现，即使发现也只能靠熟练维护工人去人工猜测故障点，无法做到排除故障的及时性、准确性。这些故障都会造成设备压力和流量波动，引起设备震动，影响设备寿命，或对输送管路造成破坏，在某些关键领域如化工企业甚至会对周围事物构成重大安全威胁。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种在隔膜泵出现阀锥、阀芯泄漏或者阀锥出现卡阀、断阀现象后，通过故障诊断，能自动在第一时间对操作人员发出报警信号的隔膜泵单向阀故障自动诊断方法及其所采用的装置。

为达到上述目的，本发明可依如下方式实现：

隔膜泵单向阀故障自动诊断方法，可依如下步骤进行：

A)若处于喂料行程，确定采样位置，对隔膜室分别进行状态信号采集；对采集值进行存储、运算；当运算值大于设定值时，认定排料阀泄露；

B)若处于排料行程，确定采样位置，对隔膜室分别进行状态信号采集；对采集值进行存储、运算；当运算值大于设定值时，认定喂料阀泄露；

与上述诊断方法相对应的隔膜泵单向阀故障自动诊断装置，它包括：开关量采集部分、模拟量采集部分、继电器隔离部分、隔离放大部分、PLC及报警部分；所述开关量采集部分采集的信号经继电器隔离部分隔离后送入PLC的输入端口；所述模拟量采集部分采集的信号经隔离放大部分隔离放大后送入PLC的输入端口；所述PLC输出端口输出的信号传至报警部分的输入端口。

作为一种优选方案，本发明在报警部分的输入端口及PLC输出端口间可配有继电器隔离部分；所述PLC输出端口输出的信号经继电器隔离部分隔离后传至报警部分的输入端口。

作为另一种优选方案，本发明所述开关量采集部分包括三个接近开关；所述模拟量采集部分可包括四个压力变送器。

作为第三种优选方案，本发明所述PLC可包括主芯片及扩展单元部分。

本发明在隔膜泵单向阀发生故障后，在很短时间内就能对操作人员发出报警信号，做到了排除故障的及时性；通过系统诊断，本发明会精确到哪一个单向阀内件出了泄漏或者卡阀、断阀故障属于哪一类，从而做到了排除故障的准确性。无论对于隔膜泵设备本身还是对整个工艺系统都有一个保护功能，避免了由于单向阀故障而造成的损失。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。

图1为本发明自动诊断方法程序流程图；

图2为本发明隔膜泵正常运行时，一个周期T内推进液压力波形图；

图3为本发明整体装配示意图；

图4为本发明电路原理框图；

图5为本发明PLC信息流程图；

图6为本发明具体电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，隔膜泵单向阀故障自动诊断方法，可依如下步骤进行：A)若处于喂料行程，确定采样位置，对隔膜室分别进行状态信号采集；对采集值进行存储、运算；当运算值大于设定值时，认定排料阀泄露；B)若处于排料行程，确定采样位置，对隔膜室分别进行状态信号采集；对采集值进行存储、运算；当运算值大于设定值时，认定喂料阀泄露。

如图2所示，设推进液压力为P，假设隔膜泵的入口压力为1公斤，出口压力为100公斤，隔膜泵在正常运行情况下，一个周期T内(即接近开关旋转一周)推进液压力的波形如图2所示，隔膜泵正常运行时前半个周期是排料过程，推进液压力P在短时间内上升为100公斤(即出口压力)，并保持一段时间；后半个周期是吸料过程，推进液压力P在短时间内下降为1公斤(即入口压力)，并保持一段时间。设隔膜泵在排料时推进液压力P值的范围在70～100公斤，即P＞70公斤，对应的信号值为A，程序中计数器S1输入端的信号状态由“0”变为“1”，则输出端的信号状态为“1”；设隔膜泵在吸料时推进液压力P的范围在1～3公斤，即P＜3公斤，对应的信号值为B，程序中计数器S2输入端的信号状态由“0”变为“1”，计数器加“1”；接近开关每转一周，信号被检测一次，计数器被复位，计数值被置零，因此，隔膜泵在运行的整个过程中，S1输出端的信号状态为“1”、“0”，并交替出现，S2输出端的信号状态为“0”、“1”，并交替出现。若假设隔膜泵在连续运转五个周期，S1计数值等于5，则证明推进液压力P值总保持在P＞70公斤范围内，由此判断出料阀出现卡阀、断阀机械故障；同理，若假设隔膜泵在连续运转五个周期，S2计数值等于5，则证明推进液压力P值总保持在P＜3公斤范围内，由此判断入料阀出现卡阀、断阀机械故障。

如图4所示，隔膜泵单向阀故障自动诊断装置，包括：开关量采集部分、模拟量采集部分、继电器隔离部分、隔离放大部分、PLC及报警部分；所述开关量采集部分采集的信号经继电器隔离部分隔离后送入PLC的输入端口；所述模拟量采集部分采集的信号经隔离放大部分隔离放大后送入PLC的输入端口；所述PLC输出端口输出的信号传至报警部分的输入端口。本发明在报警部分的输入端口及PLC输出端口间配有继电器隔离部分；所述PLC输出端口输出的信号经继电器隔离部分隔离后传至报警部分的输入端口。本发明所述开关量采集部分包括三个接近开关。所述模拟量采集部分包括四个压力变送器。所述PLC包括主芯片及扩展单元部分。

如图3，1.出料阀箱；2.隔膜腔；3.隔膜；4.推进液油；5.进料阀箱。每个隔膜室输送料浆分为两个阶段：1、排料行程；2、吸料行程。在排料行程中，要克服管道内料浆自重、惯性和料浆与管道内壁的摩擦力作用，通过推进液油传递压力，打开出料口单向阀，将隔膜腔内的物料排出。这个阶段隔膜腔内的推进液油压力会呈上升的趋势，而且在单向阀打开瞬间达到最大并持续到该结束，在行程前死点处停止排料，随后开始吸料。在吸料行程中，隔膜室内容积变大并借助喂料压力将进料单向阀打开，进料管中的料浆充入隔膜室。在行程后死点处停止吸料，进入排料行程。如此循环。

一、泄漏故障状态：

1、出料端单向阀泄露；2、进料端单向阀泄露。从工作原理分析，假设单向阀处于损坏密封不好状态。(1)出料端单向阀受损时，在吸料行程中，排出的部分料浆在管路压力作用下通过出料端单向阀泄漏点返回隔膜室，表现为在吸料时间内隔膜室内压力高于正常喂料压力。(2)吸料端单向阀受损时，由于排料管道内的压力远远大于进料压力，所以在排料过程时一部分物料会通过吸料端单向阀泄漏点被推回进料管路，表现为在吸料时间内进料补偿罐内压力有较大波动或高于正常喂料压力。

二、卡阀、断阀故障状态

若某隔膜室进料阀出现卡阀、断阀故障，根据料浆输送原理，隔膜室内压力一直为正常喂料压力；若出料阀出现卡阀、断阀故障，则隔膜室内压力一直为出料工作压力。

本发明在隔膜室上安装检测器件，实时监测隔膜腔内的推进液油压力的变化范围，判断单向阀完好状态，并且通过报警提示或电控画面显示告知操作者进行相应的维护工作。

本发明测试监控电路由三部分组成：

1、原始信号采集，包括测试曲拐轴位置的三个接近开关，检测三个隔膜室和一个进料补偿仓喂料压力的四个压力变送器。

2、输入的电信号隔离。在这里涉及两种电信号，一种是接近开关提供的代表断开和闭合两种状态的低电平和高电平信号；另一种是由压力变送器提供的4-20mA的模拟量信号。由于电信号不同，采用隔离处理的目的和方法也不相同。对于第一种开关量信号，由于信号只有两种状态，它要随着设备运转过程中曲轴的转动角度而变化，那么在开和断的两个状态切换瞬间必然要产生电信号的抖动，而这种抖动势必会影响到控制单元的判断。另一方面，原始电信号的传输线路是从设备的检测点直接引入电气控制箱的，那么敷设在设备外壁的信号线很容易引入其他有危害的信号，这样的危险信号如果没有信号隔离元件的存在，就会直接烧毁可编程控制器(简称PLC)的I/O点。而对于第二种模拟量信号的隔离，除了要避免外电路的危险信号外，更主要的是能够起到信号放大的作用。模拟量信号在线路中传输的过程受线路阻抗的影响中势必要有衰减，而PLC的模拟量采集单元对信号的分辨能力是有限的，因此我们需要在回路中添加隔离放大器。

3、可编程控制器(简称PLC)。他是一种针对工业控制的集信号采集、隔离、刷新、锁存和数据计算等多种功能为一体的电子控制装置。很多电气公司都有代表产品，本次应用的是西门子公司生产的S7-200系列。他的信息流程如图5。在用户程序的运行过程中不断重复的执行I/O刷新。

4、输出的电信号隔离。输出的电信号只有指示是否有故障的开关信号，这些信号直接送给隔膜泵的控制中心，通过隔离继电器把外部电路与PLC输出回路隔离，保护PLC输出点的安全。

如图6所示，继电器采用松下公司生产的AHNA21+AHN211Y2及AHNA21+AHN20024；变送器采用昆仑海岸公司生产的KLM-3111；PLC采用西门子公司生产的CPU224AC/DC/RLY；PLC扩展模块采用西门子公司生产的EM231。

Claims

1.一种隔膜泵单向阀故障自动诊断方法，其特征在于，可依如下步骤进行：

A)若处于喂料行程，确定采样位置，对隔膜室分别进行压力状态信号采集；对采集值进行存储、运算；当运算值大于设定值时，认定排料阀泄漏；

B)若处于排料行程，确定采样位置，对隔膜室分别进行压力状态信号采集；对采集值进行存储、运算；当运算值大于设定值时，认定喂料阀泄露。

2.按照权利要求1所述隔膜泵单向阀故障自动诊断方法所采用的装置，其特征在于，包括：开关量采集部分、压力模拟量采集部分、继电器隔离部分、隔离放大部分、PLC及报警部分；所述开关量采集部分采集的信号经继电器隔离部分隔离后送入PLC的输入端口；所述压力模拟量采集部分采集的信号经隔离放大部分隔离放大后送入PLC的输入端口；所述PLC输出端口输出的信号传至报警部分的输入端口。

3.根据权利要求2所述的隔膜泵单向阀故障自动诊断装置，其特征在于：在报警部分的输入端口及PLC输出端口间配有继电器隔离部分；所述PLC输出端口输出的信号经继电器隔离部分隔离后传至报警部分的输入端口。

4.根据权利要求2或3所述的隔膜泵单向阀故障自动诊断装置，其特征在于：所述开关量采集部分包括三个接近开关。

5.根据权利要求4所述的隔膜泵单向阀故障自动诊断装置，其特征在于：所述压力模拟量采集部分包括四个压力变送器。

6.根据权利要求5所述的隔膜泵单向阀故障自动诊断装置，其特征在于：所述PLC包括主芯片及扩展单元部分。