匯川綜合產(chǎn)品在恒速恒壓泵上的應(yīng)用
一.概述 恒速恒壓泵是一種高壓柱塞泵,主要用于計(jì)量、石油和化工領(lǐng)域中的流體驅(qū)替、計(jì)量控制,是計(jì)量、巖芯分析實(shí)驗(yàn)及相關(guān)研究工作的重要實(shí)驗(yàn)裝備。是一種為科研和小型生產(chǎn)裝置提供高精度的流體和壓力源的智能型儀器,廣泛應(yīng)用于石油、科研單位試驗(yàn)工作中對(duì)液體進(jìn)行加壓、排液以及壓力試驗(yàn)、壓力跟蹤等場(chǎng)合,具有恒速、恒壓兩種工作模式以及相應(yīng)模式下的多種不同工作方式。處于恒速工作模式時(shí),能給用戶(hù)連續(xù)不斷的提供恒定流速無(wú)脈沖的液體,同時(shí)自動(dòng)檢測(cè)兩泵筒體內(nèi)的壓力、流量信號(hào),并具有壓力保護(hù)功能;處于恒壓工作模式時(shí),能保證兩個(gè)泵筒體內(nèi)的壓力恒定,可以為用戶(hù)提供壓力恒定的液體動(dòng)力源。
圖1.恒速恒壓泵
二.生產(chǎn)工藝
恒速恒壓泵主要由高壓柱塞泵泵體、絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)閥、儲(chǔ)液罐、伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器等部分組成。恒速恒壓泵分為單泵和雙泵,本文主要講述雙泵。恒速恒壓雙缸泵主要分為單缸運(yùn)行、雙缸串聯(lián)和雙缸并聯(lián)三種工作模式,每一種工作模式可分為恒流和恒壓兩種工作方式。
1)單缸運(yùn)行的工作原理如下:以A泵運(yùn)行為例,顯示A泵各項(xiàng)參數(shù),對(duì)A泵進(jìn)行進(jìn)退泵操作。A泵進(jìn)泵,A泵出口閥打開(kāi),A泵吸口閥關(guān)閉,壓力達(dá)到保護(hù)壓力時(shí)停泵,位置達(dá)到上限位時(shí)停泵。A泵退泵,A泵出口閥關(guān)閉,A泵吸口閥打開(kāi),位置達(dá)到下限位時(shí)停泵。若A泵有壓力,退泵時(shí)A泵吸口閥要在壓力退至零時(shí)打開(kāi)。進(jìn)退泵可實(shí)時(shí)進(jìn)行切換,B泵單缸運(yùn)行同A泵。
圖2.單缸運(yùn)行的工作原理
雙缸運(yùn)行的工作方式是運(yùn)用最多也是最重要形式,即雙缸串聯(lián)恒壓和雙缸串聯(lián)恒流,兩個(gè)缸體相互配合和切換,以達(dá)到連續(xù)供液的目的。
2)雙缸串聯(lián)恒壓模式。先把兩個(gè)泵退到底,兩個(gè)泵都退泵時(shí),兩個(gè)吸口閥都打開(kāi),兩個(gè)出口閥都關(guān)閉,任何一個(gè)泵體到底后都需等待10秒鐘,以利于液體充分吸入泵中,然后關(guān)閉吸口閥,進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)。以A泵先啟動(dòng)為例,A泵出口閥打開(kāi)并進(jìn)泵,B泵實(shí)時(shí)跟蹤A泵壓力。當(dāng)A泵運(yùn)行至上限位時(shí)開(kāi)始換泵,B泵出口閥打開(kāi),A泵出口閥關(guān)閉,由B泵提供壓力恒定的動(dòng)力源。A泵退泵,當(dāng)A泵中壓力減小至零時(shí),打開(kāi)A泵進(jìn)口閥,繼續(xù)退泵(A泵退泵速度要大于B泵進(jìn)泵速度)吸液,A泵退至下限位后停泵并等待10秒鐘,然后關(guān)閉其吸口閥。然后A泵開(kāi)始跟蹤B泵壓力(要確保在完成這一過(guò)程時(shí)B泵未到上限位)。當(dāng)B泵運(yùn)行至離上限位時(shí),開(kāi)始換泵,過(guò)程同A泵切換到B泵一樣。這樣就進(jìn)入循環(huán)換泵狀態(tài),可達(dá)到恒壓連續(xù)出液的目的;
圖2.雙缸串聯(lián)恒壓模式
3)雙缸串聯(lián)恒流模式。以A泵先啟動(dòng)為例,A泵出口閥打開(kāi)并進(jìn)泵,B泵實(shí)時(shí)跟蹤A泵壓力。當(dāng)A泵運(yùn)行至離上限位還有10mm時(shí)開(kāi)始換泵,B泵出口閥打開(kāi),A泵開(kāi)始減速,B泵同時(shí)加速。A泵速度為零時(shí),B泵達(dá)到設(shè)定值,此時(shí)關(guān)閉A泵出口閥,A泵退泵,A泵壓力為零時(shí)打開(kāi)A泵吸口閥(A泵退泵速度要大于B泵進(jìn)泵速度)。A泵退至下限位停泵,等待10秒鐘關(guān)閉A泵吸口閥,然后A泵開(kāi)始跟蹤B泵壓力(要確保在完成這一過(guò)程時(shí)B泵未到上限位)。當(dāng)B泵運(yùn)行至離上限位還有10mm時(shí),開(kāi)始換泵,過(guò)程同A泵切換到B泵一樣。這樣就進(jìn)入循環(huán)換泵狀態(tài),可達(dá)到恒速連續(xù)出液的目的。
三.基于匯川綜合產(chǎn)品的控制系統(tǒng)方案
圖3.匯川控制系統(tǒng)架構(gòu)圖
該系統(tǒng)使用IT5070T來(lái)設(shè)置泵的壓力上限值、吸液速度、排液速度、工作模式選擇,并顯示流量及壓力等參數(shù)。采用H2U-1616MT-XP來(lái)進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的控制,恒速模式主要是保證流量恒定即保證伺服轉(zhuǎn)速恒定,恒壓模式主要是通過(guò)PLC的PID控制伺服轉(zhuǎn)速來(lái)保證壓力恒定。4AD主要用來(lái)檢測(cè)缸內(nèi)壓力值。
四.匯川控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)
IS620P高低速性能優(yōu)異:此設(shè)備伺服最低轉(zhuǎn)速只有1rpm,對(duì)伺服低速性能要求高,在轉(zhuǎn)速超過(guò)3000轉(zhuǎn)也可以穩(wěn)定運(yùn)行。
2.PLC的PID算法響應(yīng)快
該系統(tǒng)通過(guò)PLC的PID輸出控制伺服轉(zhuǎn)速來(lái)控制缸內(nèi)壓力穩(wěn)定,壓力跟蹤誤差小于0.01MPa。
3.全系列匯川產(chǎn)品,兼容性好,維護(hù)方便。
參考文獻(xiàn):
《H2U系列可編程序邏輯控制器用戶(hù)手冊(cè)》
《H1U/H2U系列可編程控制器指令及編程手冊(cè)V2.0》
《IS620P伺服驅(qū)動(dòng)器用戶(hù)手冊(cè)》

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