申请日2017.11.10
公开(公告)日2018.01.19
IPC分类号F15B21/08
摘要
本发明提供了一种用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统及其工作方法。所述系统包括包含一号油缸、二号油缸、三号油缸、污泥总出料口，各个油缸安装有陶瓷柱塞泵，各个油缸由液压系统提供动力源，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。本发明针对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误差修正控制系统,其特征在于，所述污泥柱塞泵包含一号油缸、二号油缸、三号油缸、污泥总出料口，各个油缸安装有陶瓷柱塞泵，各个油缸由液压系统提供动力源，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;
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、设置有运动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;
所述运动控制模块包括数据采集储存单元、运动控制单元、系统相位角匹配控制单元、系统压力自动修正单元，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;所述运动控制单元用于控制单根油缸的运作，所述系统相位角匹配控制单元用于控制多缸组合协调运动;所述系统压力自动修正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，用于反馈每支油缸的实际位移量;
所述压力变送器至少有四只，其中三只安装在三支油缸的无杆腔压力采集端，检测油缸的压力，分别为对应一号油缸的一号压力变送器、对应二号油缸的二号压力变送器、对应三号油缸的三号压力变送器，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。
2.如权利要求1所述的用于污泥柱塞泵的多组动态误差修正电气控制系统，其特征在于，还包括光电耦合器和/或继电器和/或接触器和/或断路器。
3.如权利要求1所述的用于污泥柱塞泵的多组动态误差修正电气控制方法，其特征在于，运动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用于污泥压力自我诊断调节功能、位移传感器及压力变送器的失效检测。
4.如权利要求1所述的用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：系统上电;
步骤二：系统自检，如正常则液压系统正常启动，否则不启动;
步骤三：三支油缸复位，系统循环采集各个位移传感器、压力变送器的值，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控制器根据处理结果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：系统根据预先设定好系统运行参数，并计算出油缸的伸出时间，缩回时间，三支油缸的启动时间，同时计算选三支油缸的起点、终点位置检测时间，同时计算出油缸的零点与终点，零点为油缸初始位置点;
步骤六：一号油缸启动时间到，则一号油缸开始伸出;
步骤七：判断一号油缸的初始位置，若位置满足预定误差范围，则一号油缸开始阶梯加速伸出，并同时执行下一步，若位置大于预定误差范围，则修正比例阀开口度同时执行下一步;
步骤八：检测阶梯加速伸出是否完成，若未完成，继续执行步骤八;若完成则执行下一步;一号油缸匀速伸出;
步骤九：一号油缸匀速伸出到设定位置，开始执行下一步，一号油缸比例减速伸出;
步骤十：一号油缸比例减速伸出到终点，执行下一步，终点位置判断，若位置满足预定误差范围，则一号油缸开始阶梯加速缩回，并同时执行下一步，若位置大于预定误差范围，则修正比例阀开口度同时执行下一步;
步骤十一：检测阶梯加速缩回是否完成，若未完成，继续执行步骤十一;若完成执行下一步，一号油缸匀速缩回;
步骤十二：一号油缸匀速缩回到设定位置，开始执行下一步，一号油缸比例减速伸出;
步骤十三：一号油缸缩回到位，返回步骤七;
步骤十四：二号油缸启动延时时间到，则二号油缸按一号油缸的步骤七到步骤十三执行;
步骤十五：三号油缸启动延时时间到，则三号油缸按一号油缸的步骤七到步骤十三执行;
步骤十六：三支油缸周期按上述步骤执行，并每根油杆执行预定的运行延时;
步骤十七：三支油缸启动延时时间都到后，检测系统出口压力是否在正常范围，若在设定范围，则周期检测，系统压力正常;若系统压力低于设定值一定范围，则增加系统的运行频率，返回步骤五;若系统压力高于设定值一定范围，则减小系统的运行频率，返回步骤五;
步骤十八：系统自动修正参数后启动系统计数器，若系统连续四次修正，污泥总出料口处的压力还是不满足要求，则报警并停机，若满足系统压力满足要求，则置零计数器，系统按照步骤七到步骤十五运行。
5.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统的工作方法，其特征在于，位置误差范围为-0.5mm~0.5mm。
6.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统的工作方法，其特征在于，所述阶梯加速分为三段完成，速度分别是匀速的25%、50%、75%。
7.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统的工作方法，其特征在于，比例减速的速度与油缸的位移成反比，位移越大速度越慢，到达设定的终点，速度为零。
8.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统的工作方法，其特征在于，一号油缸、二号油缸、三号油缸运行时相位差顺次相差120°。
9.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统的工作方法，其特征在于，步骤五中，系统运行参数包括三个油缸的液压缸的运行频率，为0～30次/分钟。
10.如权利要求4所述的用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统的工作方法，其特征在于，比例阀的修正值为开口的0.05%。
说明书
一种用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统及工作方法
技术领域
本发明属于液压系统控制技术领域，尤其涉及到一种用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统及工作方法。
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误差修正控制系统,其特征在于，所述污泥柱塞泵包含一号油缸、二号油缸、三号油缸、污泥总出料口，各个油缸安装有陶瓷柱塞泵，各个油缸由液压系统提供动力源，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;
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、设置有运动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;
所述运动控制模块包括数据采集储存单元、运动控制单元、系统相位角匹配控制单元、系统压力自动修正单元，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;所述运动控制单元用于控制单根油缸的运作，所述系统相位角匹配控制单元用于控制多缸组合协调运动;所述系统压力自动修正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，用于反馈每支油缸的实际位移量;
所述压力变送器至少有四只，其中三只安装在三支油缸的无杆腔压力采集端，检测油缸的压力，分别为对应一号油缸的一号压力变送器、对应二号油缸的二号压力变送器、对应三号油缸的三号压力变送器，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。
进一步的，还包括光电耦合器和/或继电器和/或接触器和/或断路器。
进一步的，运动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用于污泥压力自我诊断调节功能、位移传感器及压力变送器的失效检测。
上述用于污泥柱塞泵的误差修正控制系统的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：系统上电;
步骤二：系统自检，如正常则液压系统正常启动，否则不启动;
步骤三：三支油缸复位，系统循环采集各个位移传感器、压力变送器的值，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控制器根据处理结果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：系统根据预先设定好系统运行参数，并计算出油缸的伸出时间，缩回时间，三支油缸的启动时间，同时计算选三支油缸的起点、终点位置检测时间，同时计算出油缸的零点与终点，零点为油缸初始位置点;
步骤六：一号油缸启动时间到，则一号油缸开始伸出;
步骤七：判断一号油缸的初始位置，若位置满足预定误差范围，则一号油缸开始阶梯加速伸出，并同时执行下一步，若位置大于预定误差范围，则修正比例阀开口度同时执行下一步;
步骤八：检测阶梯加速伸出是否完成，若未完成，继续执行步骤八;若完成则执行下一步;一号油缸匀速伸出;
步骤九：一号油缸匀速伸出到设定位置，开始执行下一步，一号油缸比例减速伸出;
步骤十：一号油缸比例减速伸出到终点，执行下一步，终点位置判断，若位置满足预定误差范围，则一号油缸开始阶梯加速缩回，并同时执行下一步，若位置大于预定误差范围，则修正比例阀开口度同时执行下一步;
步骤十一：检测阶梯加速缩回是否完成，若未完成，继续执行步骤十一;若完成执行下一步，一号油缸匀速缩回;
步骤十二：一号油缸匀速缩回到设定位置，开始执行下一步，一号油缸比例减速伸出;
步骤十三：一号油缸缩回到位，返回步骤七;
步骤十四：二号油缸启动延时时间到，则二号油缸按一号油缸的步骤七到步骤十三执行;
步骤十五：三号油缸启动延时时间到，则三号油缸按一号油缸的步骤七到步骤十三执行;
步骤十六：三支油缸周期按上述步骤执行，并每根油杆执行预定的运行延时;
步骤十七：三支油缸启动延时时间都到后，检测系统出口压力是否在正常范围，若在设定范围，则周期检测，系统压力正常;若系统压力低于设定值一定范围，则增加系统的运行频率，返回步骤五;若系统压力高于设定值一定范围，则减小系统的运行频率，返回步骤五;
步骤十八：系统自动修正参数后启动系统计数器，若系统连续四次修正，污泥总出料口处的压力还是不满足要求，则报警并停机，若满足系统压力满足要求，则置零计数器，系统按照步骤七到步骤十五运行。
进一步的，位置误差范围为-0.5mm~0.5mm。
进一步的，所述阶梯加速分为三段完成，速度分别是匀速的25%、50%、75%。
进一步的，比例减速的速度与油缸的位移成反比，位移越大速度越慢，到达设定的终点，速度为零。
进一步的，一号油缸、二号油缸、三号油缸运行时相位差顺次相差120°。
进一步的，步骤五中，系统运行参数包括三个油缸的液压缸的运行频率，为0～30次/分钟。
进一步的，比例阀的修正值为开口的0.05%。
本发明的有益效果为：
本发明的技术方案信号进行采集及处理，并接受系统参数的设置与储存，同时处理信号的滞后与更新时间。控制单根油缸的运作，使油缸加速段、匀速段、减速段的行程满足要求，超出、未达到行程的调节。控制多根油缸的动作时序，与动作的调整;根据系统工作压力、位移传感器的行程调节比例伺服阀，进而控制系统供油流量。油缸缩回速度是伸出的2倍，三支油缸运行时相位差相差120°，保证任意时刻都有两支柱塞泵同时往外伸出，一支缩回。本发明针对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。
