CN112963337A - 一种机动往复泵的输出计量控制方法 - Google Patents

一种机动往复泵的输出计量控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机动往复泵的输出计量控制方法，属于往复泵的输出计量技术领域。一种机动往复泵的输出计量控制方法，包括本体、出液口、进液口、进口单向阀、出口单向阀、顶升机构和活塞，所述出液口开凿在本体的顶部，所述进液口开凿在本体的外侧壁底部，所述进口单向阀和出口单向阀分别设置在本体的内腔顶部和底部，所述本体的内腔底部设置有顶升机构，所述顶升机构的顶部与进口单向阀相连接，所述本体的外侧壁设置有活塞口，所述活塞设置在活塞口的内部，所述活塞远离活塞口的一端连接有连杆，所述连杆远离活塞的一端连接有曲轴；本发明能够对往复泵进口单向阀的控制，可对往复泵的总输出量进行精确控制，消除了往复泵的输出脉冲对流量精确计量的干扰选。

Description

一种机动往复泵的输出计量控制方法
技术领域
本发明涉及往复泵的输出计量技术领域，尤其涉及一种机动往复泵的输出计量控制方法。
背景技术
机动往复泵通过外部动力驱动活塞运动来改变密闭工作腔的容积以吸入和排出流体介质。吸入时，工作腔容积变大产生吸力推开进口单向阀，关闭出口单向阀，流体介质进入工作腔；排出行程时，工作腔容积变小产生压力推开出口单向阀，同时将进口单向阀阀芯压回密封面使其关闭，流体介质排出泵外。活塞的往复运动和单向阀的交替开闭形成了从吸入行程接续排出行程的泵送循环，此为往复泵的基本工作模式。
往复泵的流体介质输出总量通常通过对泵送循环次数或运转持续时间进行控制来实现。但是，由于往复泵只在排出行程才对外产生输出，且采用普通电机驱动时，每次启动或停止时，活塞的位置并不固定，工作腔内残余流体介质的量也不相同，这导致了很难对往复泵的输出总量进行精确计量和控制。
泵本发明通过使用具有驱动轴相位感知功能的电机，直接或间接带动曲轴连杆机构推动活塞进行往复运动，在整个活塞往复运动范围内，活塞所处的位置与电机驱动轴的相位角度具有一一对应的关系。控制系统可对曲轴转速、活塞的起止位置进行指令控制，也可设定期望的泵送总量以及完成时间等参数，控制系统自动计算电机所需转动的角度和速度，向电机控制器发送执行指令。
在电机开始启动前，控制系统控制进液口单向阀与工作腔接通，工作腔介质通过进液口管路与外部环境相通，活塞运动到一个既定位置后，将介质工作腔内残余工作介质的容积固定(下称归零)。每次新的泵送任务执行之前均进行上述归零操作，可消除泵内不确定体积的残留介质对下一次泵送任务产生的累积误差，归零动作完成后，进液口单向阀切换到正常工作状态，电机启动，完成泵送任务后自动停机。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中提出的问题，而提出的一种机动往复泵的输出计量控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种机动往复泵的输出计量控制方法，包括本体、出液口、进液口、进口单向阀、出口单向阀、顶升机构和活塞，所述出液口开凿在本体的顶部，所述进液口开凿在本体的外侧壁底部，所述进口单向阀和出口单向阀分别设置在本体的内腔顶部和底部，所述本体的内腔底部设置有顶升机构，所述顶升机构位于进口单向阀的底部，所述本体的外侧壁设置有活塞口，所述活塞设置在活塞口的内部，所述活塞远离活塞口的一端连接有连杆，所述连杆远离活塞的一端连接有曲轴，包括以下步骤：
步骤1：初始化，活塞归零；
步骤2：设定泵送总量Q和泵送时间t，则：
Q＝NZ*V0+VY；
V0----泵的每圈排量；
NZ----泵运转所需的整数圈；
VY----活塞最后一个非完整排出行程的泵出量；
步骤3：控制系统分别对Q/V0取商的整数和余数得出NZ、VY的值；
步骤4：计算泵要完成活塞最后一个非整数圈的泵出量所需的行程：
TY＝VY/S＝4VY/πd2
S----活塞的截面积
d----活塞直径；
步骤5：计算电机驱动完成最后一个非整数圈的泵出量所需的转角：
ω＝2π-COS-1/2TYr)
L----连杆长度
r----曲轴偏心距；
步骤6：计算完成泵送总量Q,电机转动的总角度为：
Φ＝2πNZ+ω；
步骤7：计算电机转速：v＝Φ/t；
步骤8：向电机驱动器发送转动角度和转动速度脉冲执行指令；
步骤9：电机按既定转速完成总的转动角度Φ后，指令进口单向阀下部的挡板藉由外部动力上升，顶起进口单向阀芯，接通工作腔和进液口，活塞自动归零，排出工作腔残余介质，系统自动停止。
与现有技术相比，本发明提供了一种机动往复泵的输出计量控制方法，具备以下有益效果：
1、通过对往复泵进口单向阀的控制，可对往复泵的总输出量进行精确控制，消除了往复泵的输出脉冲对流量精确计量的干扰；
2、大幅度提高往复计量泵的输出精度，实测表明，通过上述方法能使往复泵的输出重复精度优于0.5‰，实现泵送和计量一体化，为流程工业领域精确添加关键物料提供了新的技术途径；
3、可设定完成泵送总量所需的次数和间隔时间，实现多次、间歇泵送，极大地丰富了液料的输送手段；
4、通过设定修正系数或补偿曲线，可轻易校准往复泵的输出线性和准确性，无需对泵的机械系统进行调节和调整；
5、采用计算机控制往复泵的动作，便于直接接受工厂级总控系统的指令，实现远程自动控制以及多泵联合工作，在多原料自动配比场合有着巨大的应用潜力；
6、在不设定泵送总量而是只设定流速的情况下，可实现非常稳定的恒流速输出；
7、进口单向阀的控制装置设置在往复泵的进液段，无需承受输出端的高压力，简化了密封结构，大幅度提高了可靠性和耐用性，进口单向阀具有极佳的对控制信号响应特性，打开时，即便电机继续运转，往复泵也会停止输出，特殊情况下可作为往复泵的辅助安全措施；
8、采用曲轴连杆驱动活塞能够实现250r/min以上的平稳高速运行，使得泵的输出流量得以大幅提高，实现高速与高精度的完美结合。
附图说明
图1为本发明提出的一种机动往复泵的输出计量控制方法的正常工作状态图；
图2为本发明提出的一种机动往复泵的输出计量控制方法的归零时进口单向阀打开状态图。
图中：100、本体；110、出液口；120、进液口；130、进口单向阀；140、出口单向阀；150、顶升机构；160、活塞；170、连杆；180、曲轴；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种机动往复泵的输出计量控制方法，包括本体100、出液口110、进液口120、进口单向阀130、出口单向阀140、顶升机构150和活塞160，所述出液口110开凿在本体100的顶部，所述进液口120开凿在本体100的外侧壁底部，所述进口单向阀130和出口单向阀140分别设置在本体100的内腔顶部和底部，所述本体100的内腔底部设置有顶升机构150，所述顶升机构150位于进口单向阀130的底部，所述本体100的外侧壁设置有活塞口，所述活塞160设置在活塞口的内部，所述活塞160远离活塞口的一端连接有连杆170，所述连杆170远离活塞160的一端连接有曲轴180，包括以下步骤：
步骤1：初始化，活塞归零；
步骤2：设定泵送总量Q和泵送时间t，则：
Q＝NZ*V0+VY；
V0----泵的每圈排量定值；
NZ----泵运转所需的整数圈；
VY----活塞最后一个非完整排出行程的泵出量；
步骤3：控制系统分别对Q/V0取商的整数和余数得出NZ、VY的值；
步骤4：计算泵要完成活塞最后一个非整数圈的泵出量所需的行程：
TY＝VY/S＝4VY/πd2
S----活塞的截面积
d----活塞直径；
步骤5：计算电机驱动完成最后一个非整数圈的泵出量所需的转角：
ω＝2π-COS-1TY2-L2+r2/2TYr
L----连杆长度
r----曲轴偏心距；
步骤6：计算完成泵送总量Q,电机转动的总角度为：
Φ＝2πNZ+ω；
步骤7：计算电机转速：v＝Φ/t；
步骤8：向电机驱动器发送转动角度和转动速度脉冲执行指令；
步骤9：电机按既定转速完成总的转动角度Φ后，指令进口单向阀130下部的挡板藉由外部动力上升，顶起进口单向阀芯，接通工作腔和进液口，活塞自动归零，排出工作腔残余介质，系统自动停止。
顶升机构150作用是阻止进口单向阀芯回落到密封位置从而达到接通进口和工作腔的目的。
通过对往复泵进口单向阀的控制，可对往复泵的总输出量进行精确控制，消除了往复泵的输出脉冲对流量精确计量的干扰，大幅度提高往复计量泵的输出精度，实测表明，通过上述方法能使往复泵的输出重复精度优于0.5‰，实现泵送和计量一体化，为流程工业领域精确添加关键物料提供了新的技术途径，可设定完成泵送总量所需的次数和间隔时间，实现多次、间歇泵送，极大地丰富了液料的输送手段，通过设定修正系数或补偿曲线，可轻易校准往复泵的输出线性和准确性，无需对泵的机械系统进行调节和调整，采用计算机控制往复泵的动作，便于直接接受工厂级总控系统的指令，实现远程自动控制以及多泵联合工作，在多原料自动配比场合有着巨大的应用潜力，在不设定泵送总量而是只设定流速的情况下，可实现非常稳定的恒流速输出进口单向阀的控制装置设置在往复泵的进液段，无需承受输出端的高压力，简化了密封结构，大幅度提高了可靠性和耐用性，进口单向阀具有极佳的对控制信号响应特性，打开时，即便电机继续运转，往复泵也会停止输出，特殊情况下可作为往复泵的辅助安全措施，采用曲轴连杆驱动活塞能够实现250r/min以上的平稳高速运。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种机动往复泵的输出计量控制方法，包括本体(100)、出液口(110)、进液口(120)、进口单向阀(130)、出口单向阀(140)、顶升机构(150)和活塞(160)，所述出液口(110)开凿在本体(100)的顶部，所述进液口(120)开凿在本体(100)的外侧壁底部，所述进口单向阀(130)和出口单向阀(140)分别设置在本体(100)的内腔顶部和底部，所述本体(100)的内腔底部设置有顶升机构(150)，所述顶升机构(150)位于进口单向阀(130)的底部，所述本体(100)的外侧壁设置有活塞口，所述活塞(160)设置在活塞口的内部，所述活塞(160)远离活塞口的一端连接有连杆(170)，所述连杆(170)远离活塞(160)的一端连接有曲轴(180)，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：初始化，活塞归零；
步骤2：设定泵送总量Q和泵送时间t，则：
Q＝NZ*V0+VY；
V0----泵的每圈排量(定值)；
NZ----泵运转所需的整数圈；
VY----活塞最后一个非完整排出行程的泵出量；
步骤3：控制系统分别对Q/V0取商的整数和余数得出NZ、VY的值；
步骤4：计算泵要完成活塞最后一个非整数圈的泵出量所需的行程：
TY＝VY/S＝4VY/πd2
S----活塞的截面积
d----活塞直径；
步骤5：计算电机驱动完成最后一个非整数圈的泵出量所需的转角：
ω＝2π-COS-1((TY2-L2+r2)/2TYr)
L----连杆长度
r----曲轴偏心距；
步骤6：计算完成泵送总量Q,电机转动的总角度为：
Φ＝2πNZ+ω；
步骤7：计算电机转速：v＝Φ/t；
步骤8：向电机驱动器发送转动角度和转动速度脉冲执行指令；
步骤9：电机按既定转速完成总的转动角度Φ后，指令进口单向阀(130)下部的挡板藉由外部动力上升，顶起进口单向阀芯，接通工作腔和进液口，活塞自动归零，排出工作腔残余介质，系统自动停止。
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