申请日2016.03.17
公开(公告)日2016.05.25
IPC分类号F15B21/02
摘要
本发明提出了一种用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统及控制方法，所述污泥柱塞泵包含一号主柱塞、二号主柱塞、三号主柱塞、污泥总出料口，各个主柱塞均设置有提供动力的动力油缸、控制进料阀的控制油缸，各个主柱塞具有进料口及排料口。所述控制系统包括液压系统、人机交互界面、PLC控制器、若干位移传感器、若干压力变送器、若干光电接近开关。本发明针对现有城市污泥处理系统等相似污泥处理系统的缺点进行改善，通过在现有机械污泥柱塞泵的基础上增加液压控制系统，对设备的维修、维护非常方便，整机有着优良的工作性能和长久的使用寿命，在污泥作为工作介质的环境中能长期稳定的工作。
权利要求书
1.一种用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统，所述污泥柱塞泵包含一号主柱塞、二号主柱塞、三号主柱塞、污泥总出料口，各个主柱塞具有进料口及排料口，各个主柱塞均设置有提供动力的动力油缸、控制进料口的进料阀的控制油缸，其特征在于，所述控制系统包括液压系统、PLC控制器及分别与PLC控制器通信连接的人机交互界面、若干位移传感器、若干压力变送器、若干光电接近开关;
所述液压系统包含电磁换向阀、比例伺服阀，用于为污泥柱塞泵提供动力;
所述PLC控制器包含电源、设置有恒压控制模块的中央处理器、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、通讯模块;所述恒压控制模块包括数据采集储存单元、恒压控制单元、主柱塞与进料阀匹配控制单元、流量自动调节单元，所述数据采集储存单元用于压力变送器、位移传感器信号的采集及处理，并接受系统参数的设置与储存;所述流量自动调节单元用于根据系统工作压力调节比例伺服阀的开口，进而控制系统供油流量;所述恒压控制单元用于控制污泥柱塞泵的运作，所述主柱塞与进料阀匹配控制单元用于控制每个主柱塞运动与进料口开闭的动作匹配;
所述人机交互界面用于进行系统参数设置、数据显现及提供操作界面;
位移传感器具有至少三个，用于反馈每支主柱塞的实际位移量;
所述压力变送器至少有七只，其中三只安装在三个主柱塞的液压缸中检测液压缸的压力，分别为对应一号主柱塞的一号压力变送器、对应二号主柱塞的二号压力变送器、对应三号主柱塞的三号压力变送器，其余的压力变送器中有三只分别安装在各个主柱塞的腔体内，用于反馈腔体内的压力，进而得到排料口的开闭状态，还有一只安装在污泥总出料口，用于检测污泥总出料口的压力;
所述光电接近开关分别安装在各个主柱塞的控制油缸上，用于反馈进料口的开闭状态。
2.如权利要求1所述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统，其特征在于，还包括光电耦合器和/或中间继电器和/或交流接触器和/或断路器。
3.如权利要求1所述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统，其特征在于，恒压控制模块包括故障自动诊断修复单元，所述故障自动诊断修复单元具有污泥压力自我诊断调节功能、位移传感器及压力变送器及光电接近开关的失效检测功能。
4.如权利要求1所述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：预先设定好系统运行参数;
步骤二：系统自检，如正常则液压系统正常启动;
步骤三：污泥柱塞泵装置复位，系统循环采集各个位移传感器、压力变送器、光电接近开关的值，并将到的模拟信号传输给PLC控制器，PLC控制器通过数据采集储存单元计算处理;
步骤四：PLC控制器根据出处理结构判断是否存在系统错误，若不存在，则进行步骤五，否则返回步骤三;
步骤五：一号主柱塞开始伸出;
步骤六：判断一号主柱塞是否伸出到中点，若达到中点，二号主柱塞开始伸出，并执行下一步，若未到中点，则返回步骤五;
步骤七：判断一号主柱塞是否到达终点，若到达终点，则一号主柱塞开始缩回，并同时执行下一步，若未到终点，则返回步骤五;
步骤八：检测一号压力变送器反馈的压力值，若低于设定值，则打开一号主柱塞的进料口的进料阀，否则循环检测压力;
步骤九：判断一号主柱塞是否缩回到指定位置，若是则关闭进料口;
步骤十：判断一号主柱塞的进料口是否关闭到位，若未关闭到位，则启动计数器，如连续执行规定次数后仍未到位，报警停机，否则跳转开始执行步骤五，并同时执行开始步骤十一;
步骤十一：判断二号主柱塞是否伸出到中点，若达到中点，三号主柱塞开始伸出，执行下一步，若未到中点，则返回步骤六;
步骤十二：判断二号主柱塞是否到达终点，若到达终点，则二号主柱塞开始缩回，执行下一步，若未到终点，则返回步骤六;
步骤十三：二号主柱塞到达终点，此时检测二号压力变送器反馈的压力值，若低于设定值，则打开二号主柱塞的进料口的进料阀，否则循环检测压力;
步骤十四：判断二号主柱塞是否缩回到指定位置，若是则关闭进料口;
步骤十五：判断二号主柱塞的进料口是否关闭到位，若未关闭到位，则启动计数器，连续执行若干次后仍未到位则报警停机，否则跳转开始执行步骤六，并同时执行开始步骤十六;
步骤十六：判断三号主柱塞是否到达终点，若到达终点，则三号主柱塞开始缩回，若未到终点，则返回步骤十一;
步骤十七：三号主柱塞到达终点，此时检测三号压力变送器反馈的压力值，若三号压力变送器反馈压力低于设定值，则打开三号主柱塞的进料口的进料阀，否则循环检测压力;
步骤十八：判断三号主柱塞缩回到位，若缩回到位，关闭进料口;
步骤十九：判断三号主柱塞的进料口是否关闭到位，若未关闭到位，则启动计数器，若连续操作若干次仍未到位则报警停机，否则返回执行步骤十一，并同时开始执行步骤二十;
步骤二十：判断污泥柱塞泵装置运行时间是否大于规定检测时间，若达到规定检测时间，则进行污泥总出料口处的压力采集计算，并进行步骤二十一，若小于规定检测时间，则循环检测;
步骤二十一：判断污泥总出料口处的压力是否满足系统要求，若满足则循环检测，系统继续正常运行;若压力高于系统设定范围，则减小液压系统中比例伺服阀的开口，使系统供油流量减小，如压力恢复正常则返回步骤五;若压力低于系统设定范围，则增大比例伺服阀的开口，使系统供油流量增大，若压力恢复正常则返回步骤五。
5.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统的控制方法，其特征在于，步骤八、步骤十三、步骤十七中，压力的设定值为1Mpa。
6.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统的控制方法，其特征在于，在步骤二十一中，若污泥总出料口的压力高于系统设定范围最高值，最多连续进行四次顺次减小液压系统中比例伺服阀的开口的操作，如污泥总出料口的压力仍然高于系统设定范围，则报警停机。
7.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统的控制方法，其特征在于，在步骤二十一中，若污泥总出料口的压力低于系统设定范围最低值，最多连续进行四次顺次增大液压系统中比例伺服阀的开口的操作，如污泥总出料口的压力仍然低于系统设定范围最低值，则报警停机。
8.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统的控制方法，其特征在于，一号主柱塞、二号主柱塞、三号主柱塞运行时相位差顺次相差120°。
9.如权利要求8所述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统的控制方法，其特征在于，各个主柱塞的液压缸缩回速度是伸出的2倍。
10.如权利要求4或8所述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统的控制方法，系统运行参数包括三个主柱塞的液压缸的运行频率，为0～30次/分钟。
说明书
一种用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于液压系统控制技术领域，尤其涉一种用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统及控制方法。
背景技术
在污泥低温碳化处理领域，现使用的污泥柱塞泵采用的是变频器加凸轮带动柱塞泵的方式;系统启动时需零压启动，电机启动完成后再逐渐升压，导致启动时间很长;柱塞泵进料口的开闭，采用凸轮之间的匹配关系进行强制开闭，由于传输的介质是污泥，对系统常有磨损、卡阀情况，凸轮或阀芯磨损，经常导致进料口不能完全关闭或打开，导致系统压力不稳或失压，或造成柱塞泵容积率不高，生产效率低;维修、维护很不方便，若凸轮磨损根本无法修复，柱塞泵在吸料时，出口阀卡死，此时会造成污泥回流，造成系统失压，机械式的柱塞泵由于使用凸轮使三支柱塞运动匹配，在流量大的系统中凸轮会做的非常大，才能满足要求，由于凸轮磨损，修复困难，大流量的系统造价非常昂贵，且使用寿命不长、维修、维护成本非常高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统，所述污泥柱塞泵包含一号主柱塞、二号主柱塞、三号主柱塞、污泥总出料口，各个主柱塞具有进料口及排料口，各个主柱塞均设置有提供动力的动力油缸、控制进料口的进料阀的控制油缸，所述控制系统包括液压系统、PLC控制器及分别与PLC控制器通信连接的人机交互界面、若干位移传感器、若干压力变送器、若干光电接近开关。
所述液压系统包含电磁换向阀、比例伺服阀，用于为污泥柱塞泵提供动力;
所述PLC控制器包含电源、设置有恒压控制模块的中央处理器、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、通讯模块;所述恒压控制模块包括数据采集储存单元、恒压控制单元、主柱塞与进料阀匹配控制单元、流量自动调节单元，所述数据采集储存单元用于压力变送器、位移传感器信号的采集及处理，并接受系统参数的设置与储存;所述流量自动调节单元用于根据系统工作压力调节比例伺服阀的开口，进而控制系统供油流量;所述恒压控制单元用于控制污泥柱塞泵的运作，所述主柱塞与进料阀匹配控制单元用于控制每个主柱塞运动与进料口开闭的动作匹配。
所述人机交互界面用于进行系统参数设置、数据显现及提供操作界面。
位移传感器具有至少三个，用于反馈每支主柱塞的实际位移量。
所述压力变送器至少有七只，其中三只安装在三个主柱塞的液压缸中检测液压缸的压力，分别为对应一号主柱塞的一号压力变送器、对应二号主柱塞的二号压力变送器、对应三号主柱塞的三号压力变送器，其余的压力变送器中有三只分别安装在各个主柱塞的腔体内，用于反馈腔体内的压力，进而得到排料口的开闭状态，还有一只安装在污泥总出料口，用于检测污泥总出料口的压力。
所述光电接近开关分别安装在各个主柱塞的控制油缸上，用于反馈进料口的开闭状态。
进一步的，还包括光电耦合器和/或中间继电器和/或交流接触器和/或断路器。
进一步的，恒压控制模块包括故障自动诊断修复单元，所述故障自动诊断修复单元具有污泥压力自我诊断调节功能、位移传感器及压力变送器及光电接近开关的失效检测功能。
上述的用于污泥柱塞泵的恒压液压推力控制系统的控制方法包括如下步骤：
步骤一：预先设定好系统运行参数。
步骤二：系统自检，如正常则液压系统正常启动。
步骤三：污泥柱塞泵装置复位，系统循环采集各个位移传感器、压力变送器、光电接近开关的值，并将到的模拟信号传输给PLC控制器，PLC控制器通过数据采集储存单元计算处理。
步骤四：PLC控制器根据出处理结构判断是否存在系统错误，若不存在，则进行步骤五，否则返回步骤三。
步骤五：一号主柱塞开始伸出。
步骤六：判断一号主柱塞是否伸出到中点，若达到中点，二号主柱塞开始伸出，并执行下一步，若未到中点，则返回步骤五。
步骤七：判断一号主柱塞是否到达终点，若到达终点，则一号主柱塞开始缩回，并同时执行下一步，若未到终点，则返回步骤五。
步骤八：检测一号压力变送器反馈的压力值，若低于设定值，则打开一号主柱塞的进料口的进料阀，否则循环检测压力。
步骤九：判断一号主柱塞是否缩回到指定位置，若是则关闭进料口。
步骤十：判断一号主柱塞的进料口是否关闭到位，若未关闭到位，则启动计数器，如连续执行规定次数后仍未到位，报警停机，否则跳转开始执行步骤五，并同时执行开始步骤十一。
步骤十一：判断二号主柱塞是否伸出到中点，若达到中点，三号主柱塞开始伸出，执行下一步，若未到中点，则返回步骤六。
步骤十二：判断二号主柱塞是否到达终点，若到达终点，则二号主柱塞开始缩回，执行下一步，若未到终点，则返回步骤六。
步骤十三：二号主柱塞到达终点，此时检测二号压力变送器反馈的压力值，若低于设定值，则打开二号主柱塞的进料口的进料阀，否则循环检测压力。
步骤十四：判断二号主柱塞是否缩回到指定位置，若是则关闭进料口。
步骤十五：判断二号主柱塞的进料口是否关闭到位，若未关闭到位，则启动计数器，连续执行若干次后仍未到位则报警停机，否则跳转开始执行步骤六，并同时执行开始步骤十六。
步骤十六：判断三号主柱塞是否到达终点，若到达终点，则三号主柱塞开始缩回，若未到终点，则返回步骤十一。
步骤十七：三号主柱塞到达终点，此时检测三号压力变送器反馈的压力值，若三号压力变送器反馈压力低于设定值，则打开三号主柱塞的进料口的进料阀，否则循环检测压力。
步骤十八：判断三号主柱塞缩回到位，若缩回到位，关闭进料口。
步骤十九：判断三号主柱塞的进料口是否关闭到位，若未关闭到位，则启动计数器，若连续操作若干次仍未到位则报警停机，否则返回执行步骤十一，并同时开始执行步骤二十。
步骤二十：判断污泥柱塞泵装置运行时间是否大于规定检测时间，若达到规定检测时间，则进行污泥总出料口处的压力采集计算，并进行步骤二十一，若小于规定检测时间，则循环检测。
步骤二十一：判断污泥总出料口处的压力是否满足系统要求，若满足则循环检测，系统继续正常运行;若压力高于系统设定范围，则减小液压系统中比例伺服阀的开口，使系统供油流量减小，如压力恢复正常则返回步骤五;若压力低于系统设定范围，则增大比例伺服阀的开口，使系统供油流量增大，如压力恢复正常则返回步骤五。
进一步的，步骤八、步骤十三、步骤十七中，压力的设定值为1Mpa。
进一步的，在步骤二十一中，若污泥总出料口的压力高于系统设定范围最高值，最多连续进行四次顺次减小液压系统中比例伺服阀的开口的操作，如污泥总出料口的压力仍然高于系统设定范围，则报警停机。
进一步的，在步骤二十一中，若污泥总出料口的压力低于系统设定范围最低值，最多连续进行四次顺次增大液压系统中比例伺服阀的开口的操作，如污泥总出料口的压力仍然低于系统设定范围最低值，则报警停机。
进一步的，一号主柱塞、二号主柱塞、三号主柱塞运行时相位差顺次相差120°。
进一步的，各个主柱塞的液压缸缩回速度是伸出的2倍。
进一步的，系统运行参数包括三个主柱塞的液压缸的运行频率，为0～30次/分钟。
