工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的現(xiàn)場(chǎng)便捷標(biāo)定技術(shù)和自主控制技術(shù)，解決了現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定問(wèn)題，借助于數(shù)字變頻控制器的控制，使復(fù)雜的標(biāo)定變得簡(jiǎn)便易行，只須啟動(dòng)計(jì)量泵，當(dāng)泵停止工作時(shí)，量測(cè)計(jì)量泵的輸出量Q，便可得到泵的特征參數(shù)，并將其存儲(chǔ)到數(shù)字變頻控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，數(shù)字變頻控制器會(huì)根據(jù)此特征參數(shù)自動(dòng)計(jì)算流量、累積量等計(jì)量參數(shù)，而且給出了一種標(biāo)定結(jié)果的修正方法。本發(fā)明解決了自主控制問(wèn)題，不需要外部控制器，只需被控量的測(cè)量值和工藝設(shè)定值，就可實(shí)現(xiàn)自主控制，可減化控制結(jié)構(gòu)，降低成本，特別是將工藝設(shè)定值轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)值，具有良好的通用性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明僅限于工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及該專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法。
技術(shù)背景
[0002]工業(yè)計(jì)量泵廣泛應(yīng)用于石油、化工、水處理、食品、制藥、環(huán)保、液態(tài)施肥等領(lǐng)域的流體定量投加和比例投加。
[0003]工業(yè)計(jì)量泵的主要作用是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，調(diào)節(jié)流量的大小。目前主要有如下三種流體調(diào)節(jié)方法:
1.通過(guò)手輪離線(xiàn)調(diào)節(jié)
這種方式是通過(guò)計(jì)量泵的調(diào)節(jié)手輪來(lái)調(diào)節(jié)膜片或柱塞的沖程大小，進(jìn)而間接調(diào)節(jié)流量，其缺點(diǎn)是:
(I)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在強(qiáng)堿、強(qiáng)酸和有毒氣體，不便人工操作，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)在線(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的工藝要求。
[0004](2)當(dāng)工作流量較小時(shí)，沖程接近于零時(shí)，但驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍按額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，基本上處于做無(wú)用功的狀態(tài)，造成不必要的能量消耗，同時(shí)導(dǎo)致機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的無(wú)功磨損。
[0005](3)采用手輪調(diào)節(jié)沖程的機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可靠性低，還要增加制造、安裝成本。
[0006](4)對(duì)于需要在線(xiàn)實(shí)時(shí)控制的現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，需另外配置變頻器和PLC控制器，從而導(dǎo)致成本進(jìn)一步增加，而且PLC是一個(gè)通用的可編程控制器，需要專(zhuān)業(yè)人員根據(jù)計(jì)量泵的特殊要求編程后才能適合工業(yè)計(jì)量泵的控制。
[0007]2.通過(guò)電動(dòng)沖程調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)
這種方式是在手輪上安裝一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)器進(jìn)行沖程調(diào)節(jié)，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是將第I種手動(dòng)調(diào)節(jié)方式變成了電動(dòng)調(diào)節(jié)方式，從而改善工作環(huán)境，其缺點(diǎn)是:
(I)調(diào)節(jié)速度慢(從最小流量調(diào)節(jié)到最大流量需要160分鐘左右)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力差，純帶后大，難以滿(mǎn)足自動(dòng)化過(guò)程在線(xiàn)實(shí)時(shí)控制的要求。
[0008](2)電動(dòng)調(diào)節(jié)器機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，成本高。
[0009](3)重量和體積較大，不便安裝。
[0010](4)流量較小時(shí)，與第I種方式相同，驅(qū)動(dòng)電機(jī)仍按額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，基本上處于做無(wú)用功的狀態(tài)，造成不必要的能量消耗，同時(shí)導(dǎo)致機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的無(wú)功磨損。
[0011]這種方法的特點(diǎn)是流量調(diào)節(jié)范圍大，可在0-100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。但是，計(jì)量泵通常在固定的工作點(diǎn)附近工作，不會(huì)在很大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。一個(gè)合格的工程師會(huì)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，選擇合適的規(guī)格，而不是選擇大流量的計(jì)量泵，再調(diào)節(jié)到很小的流量工作。特別是對(duì)于一個(gè)大流量計(jì)量泵，當(dāng)調(diào)節(jié)到很小的流量(例如10%以下)時(shí)，由于傳動(dòng)間隙或膜片變形等原因，使得相對(duì)誤差會(huì)很大。因此，把一個(gè)大流量計(jì)量泵調(diào)節(jié)到很小的流量下工作是一個(gè)誤區(qū)，正確的方法是選擇流量小一個(gè)規(guī)格的計(jì)量泵。
[0012]3.數(shù)字變頻控制器調(diào)節(jié)
前兩種方式已有幾十年的歷史，技術(shù)上已經(jīng)很成熟，而計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器調(diào)節(jié)方式是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型的調(diào)節(jié)方式，其特點(diǎn)是針對(duì)工業(yè)計(jì)量泵的特殊需要，將變頻器、控制器和流量計(jì)的功能結(jié)合到一起，通過(guò)調(diào)節(jié)工作頻率來(lái)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)速與流量成線(xiàn)關(guān)系，具有連續(xù)投加、周期投加、定量投加、液位檢測(cè)報(bào)警、系統(tǒng)故障報(bào)警等多種功能，可按外部信號(hào)(數(shù)字或模擬)來(lái)線(xiàn)性調(diào)節(jié)流量。其優(yōu)點(diǎn)是:
(I)調(diào)節(jié)速度快(從最小流量調(diào)節(jié)到最大流量?jī)H需1S左右，比沖程調(diào)節(jié)器快16倍左右)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力好，可滿(mǎn)足自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的要求。
[0013](2)可省去手輪調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電動(dòng)調(diào)節(jié)器的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而大幅降低成本，提高可靠性。
[0014](3)當(dāng)流量較小時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，節(jié)能效果顯著。
[0015](4)和電動(dòng)沖程調(diào)節(jié)器相比，體積小，重量輕，安裝方便。
[0016](5)和前兩種方式相比，具有定時(shí)投加和定量投加功能。
[0017](6)可調(diào)節(jié)到60Hz工作,擴(kuò)大計(jì)量泵的流量范圍。
[0018](7)變頻節(jié)能效果顯著。
[0019]這種方式雖然調(diào)節(jié)范圍在30-100%內(nèi)，但完全滿(mǎn)足實(shí)際使用的要求。從確保精度和功率匹配的角度來(lái)說(shuō)，對(duì)小于30%的情況，可選用流量小一個(gè)規(guī)格的計(jì)量泵。
[0020]數(shù)字變頻控制器調(diào)節(jié)方式中，流量的精度與標(biāo)定密切相關(guān)，現(xiàn)有的標(biāo)定方法比較煩瑣，需知道具體計(jì)量泵的傳動(dòng)比、沖程容積(或排量)等，這對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)很不方便，特別是當(dāng)實(shí)際工況與出廠標(biāo)定工況不一致時(shí)(例如，實(shí)際工作壓力與出廠測(cè)試壓力不一致時(shí))，出廠參數(shù)與實(shí)際參數(shù)會(huì)有較大的差異，因此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況，在實(shí)際工作點(diǎn)附近標(biāo)定，可有效提高計(jì)量泵的精度，為此本發(fā)明給出一種便捷的標(biāo)定方法。
[0021]現(xiàn)有的數(shù)字變頻控制器雖然可接收外部4_20mA模擬信號(hào)或各種數(shù)字信號(hào)，但只能根據(jù)接收到的信號(hào)被動(dòng)調(diào)節(jié)流量大小，一般是使流量跟隨接收信號(hào)線(xiàn)性變化(或比例變化)，而不能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求主動(dòng)調(diào)節(jié)流量，這就要求額外配置控制器，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表的測(cè)量值和工藝要求的設(shè)定值來(lái)計(jì)算、產(chǎn)生控制信號(hào)，再將此控制信號(hào)傳送給數(shù)字變頻控制器使其按此信號(hào)線(xiàn)性調(diào)節(jié)流量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法，便捷標(biāo)定采用如下方法:在微控制器控制下開(kāi)啟計(jì)量泵，當(dāng)計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)N圈時(shí)，微控制器接收到P個(gè)霍爾脈沖信號(hào)，此時(shí)控制計(jì)量泵停止工作，在計(jì)量泵從開(kāi)啟到停止過(guò)程中，用容器接收計(jì)量泵輸出的流體，設(shè)計(jì)量泵輸出的流體為Q，將Q值作為計(jì)量泵的特征參數(shù)存入控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，作為計(jì)算瞬時(shí)流量、當(dāng)前量和累計(jì)量的特征參數(shù)。
[0023]進(jìn)一步的，標(biāo)定工況包括三相交流頻率/f泵出口壓力#與實(shí)際工況盡可能一致，這樣可消除頻率和壓力對(duì)流量、累積量等計(jì)量參數(shù)的影響。
[0024]進(jìn)一步的，實(shí)際標(biāo)定時(shí)取樣兩次可消除不完整沖程對(duì)計(jì)量精度的影響，設(shè)兩次取樣值分別為Q1, Q2,則泵的特征參數(shù)Q取其平均值，即
Λ α+ο,
g=憑——(4)
M 2
這樣可消除往復(fù)泵不完整沖程對(duì)精度的影響。
[0025]進(jìn)一步的，所述電機(jī)轉(zhuǎn)N圈時(shí)泵的輸出量Q作為計(jì)算小時(shí)流量Qh和累積量的依據(jù)，計(jì)算小時(shí)流量的公式如為
織:豐里知U (L/H)；
* ΛλΓ/
置 OOfMf
每收到-個(gè)霍爾脈沖，累積流量增加I (L)0
Q
[0026]進(jìn)一步的，在實(shí)際工況下起動(dòng)電機(jī)待流量顯示穩(wěn)定后，可讀出顯示流量，取樣計(jì)算實(shí)測(cè)流量Qt，根據(jù)修正因子1?:=4對(duì)流量進(jìn)行修正，具體實(shí)施時(shí)可修改修.ο
正因子的默認(rèn)值，或根據(jù)Q =^-Q = Fm: mQ修改泵的特征參數(shù)。
[0027]進(jìn)一步的，自主控制方法如下:將流體組份儀的反饋信號(hào)直接傳送給計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器，并將工藝要求的組份設(shè)定值存放在該控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，控制器根據(jù)組份信號(hào)的測(cè)量值和設(shè)定值，計(jì)算出三相交流電的頻率/，并將此頻率的三相正弦交流電施加于三相交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)流量的自主調(diào)節(jié)。
[0028]進(jìn)一步的,設(shè)測(cè)量反饋信號(hào)為4mA時(shí),對(duì)應(yīng)的測(cè)量值為JV反饋信號(hào)為2OmA時(shí),對(duì)應(yīng)的測(cè)量值為JV則測(cè)量值為時(shí)，反饋信號(hào)為i，則

V 一 Utt
? =4 音16.................................................................—-■(8)
鳥(niǎo)一馬
對(duì)應(yīng)于組份設(shè)定值，有
im = 4-1-1C-———ο)
將流體的工藝設(shè)定值按(9)式轉(zhuǎn)換成信號(hào)值(mA)，存入數(shù)字變頻控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，根據(jù)誤差e= im-1，按公知的控制算法計(jì)算三相交流電頻率/，將該頻率的三相交流量施加于三相交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)不斷的計(jì)算調(diào)節(jié)，最終e — O，被控量的測(cè)量值將達(dá)成到設(shè)定值。
[0029]本發(fā)明基于現(xiàn)場(chǎng)儀表的測(cè)量值和工藝要求的設(shè)定值，通過(guò)數(shù)字變頻控制器自主調(diào)節(jié)，不需要外部控制器來(lái)計(jì)算、產(chǎn)生控制信號(hào)，從而減少不必要的裝置，并且簡(jiǎn)化操作使用。
[0030]本發(fā)明涉及計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的現(xiàn)場(chǎng)便捷標(biāo)定技術(shù)和自主控制技術(shù)，該數(shù)字變頻控制器的輸入電壓為頻率固定的交流電，其頻率取決于實(shí)際工業(yè)電網(wǎng)(50Hz/60Hz )，經(jīng)過(guò)數(shù)字變頻后，輸出電壓為頻率可變的三相交流電，用此變頻交流電驅(qū)動(dòng)三相異步電機(jī)，使其轉(zhuǎn)速正比于頻率變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。本發(fā)明解決了計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定問(wèn)題，借助于數(shù)字變頻控制器的控制，使復(fù)雜的標(biāo)定變得簡(jiǎn)便易行，只須啟動(dòng)計(jì)量泵，當(dāng)泵停止工作時(shí)，量測(cè)計(jì)量泵的輸出量Q，便可得到泵的特征參數(shù)，并將其存儲(chǔ)到數(shù)字變頻控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，數(shù)字變頻控制器會(huì)根據(jù)此特征參數(shù)自動(dòng)計(jì)算流量、累積量等計(jì)量參數(shù)，而且給出了一種標(biāo)定結(jié)果的修正方法。本發(fā)明解決了自主控制問(wèn)題，不需要外部控制器，只需被控量的測(cè)量值和工藝設(shè)定值，就可實(shí)現(xiàn)自主控制，可減化控制結(jié)構(gòu)，降低成本，特別是將工藝設(shè)定值轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)值，具有良好的通用性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器工作原理圖；
圖2是組份被動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖；
圖3是組份自主調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖；
圖4是自主調(diào)節(jié)原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033]工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定。
[0034]現(xiàn)有的計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器通常根據(jù)單個(gè)沖程的容積變化量(簡(jiǎn)稱(chēng)沖程排量)AV (L)和傳動(dòng)比I來(lái)計(jì)算計(jì)量泵輸出每升流體需要電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)Jf，這里參數(shù)N是計(jì)算瞬時(shí)流量、當(dāng)前量和累計(jì)量的關(guān)鍵參數(shù)。由于
雙=1 (L)(I)
2
因此，



(2)
而傳動(dòng)比I對(duì)具體的計(jì)量泵來(lái)說(shuō)是固定不變的，AV是制造商出廠時(shí)給定的理論參數(shù)。這樣當(dāng)實(shí)際工作點(diǎn)狀況(三相交流頻率泵出口壓力J?)與出廠測(cè)試時(shí)的狀況差別較大時(shí)，實(shí)際的沖程排量#與出廠給定的也有較大差別，從而使得瞬時(shí)流量、當(dāng)前量和累計(jì)量的計(jì)算產(chǎn)生較大誤差，而在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試AV比較困難，當(dāng)不知道傳動(dòng)比時(shí)即使測(cè)出
AV ,也無(wú)法計(jì)算出參數(shù)N。因此,本發(fā)明給出一種不需沖程排量ΔΛΓ和傳動(dòng)比I的現(xiàn)場(chǎng)便捷標(biāo)定方法。
[0035]如圖1所示，計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器I將220V/50HZ的單相交流電變成頻率可調(diào)的三相交流電，驅(qū)動(dòng)三相交流電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速與三相交流的頻率/成正比；三相交流電機(jī)2驅(qū)動(dòng)往復(fù)計(jì)量泵3往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將容器4中的流體吸入，然后投加到容器(或管道)5，與其他流體進(jìn)行攪拌后再輸送出去；三相交流電機(jī)2轉(zhuǎn)數(shù)可用霍爾傳感器來(lái)檢測(cè)，假設(shè)電機(jī)軸上等角度安裝m個(gè)磁鋼(一般m=l?16，安裝磁環(huán)時(shí)取值還可更大一些)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)N圈時(shí)，霍爾傳感器接收到的脈沖數(shù)為P (脈沖數(shù)用微控制器記錄)，則
P = Irfi⑶
按啟動(dòng)按鍵，在微控制器控制下開(kāi)啟計(jì)量泵，當(dāng)計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)N圈(例如N=10)時(shí)，微控制器接收到P個(gè)霍爾脈沖信號(hào)，此時(shí)控制計(jì)量泵停止工作。在計(jì)量泵從開(kāi)啟到停止過(guò)程中，用容器接收計(jì)量泵輸出的流體，設(shè)計(jì)量泵輸出的流體為Q (mL)，將此Q值作為計(jì)量泵的特征參數(shù)存入控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，作為計(jì)算瞬時(shí)流量、當(dāng)前量和累計(jì)量的特征參數(shù)，這種方法在現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單易行。實(shí)際標(biāo)定時(shí)可在管道的出口處安裝節(jié)流閥和壓力阻尼器，將泵的出口壓力調(diào)節(jié)至大致等于正常工作時(shí)的壓力，三相電機(jī)的頻率設(shè)定到正常工作頻率附近，這樣可確保精度。實(shí)際標(biāo)定時(shí)取樣兩次可消除不完整沖程對(duì)計(jì)量精度的影響，設(shè)兩次取樣值分別為Q1, Q2 (取樣值可用帶刻度的量桶人工測(cè)量，也可用電子秤人工測(cè)量，如果用電子秤測(cè)量，還要除以比重，如果以水為介質(zhì)標(biāo)定，則比重為I)，則泵的特征參數(shù)Q取其平均值，即
D 一這* 亀(mL)(4)
Vf _ _
2
這樣可消除往復(fù)泵不完整沖程對(duì)精度的影響。設(shè)數(shù)字變頻控制器在T(S)內(nèi)收到M個(gè)脈沖，則小時(shí)流量按下式計(jì)算込=^/_ (靡(5)
每收到個(gè)霍爾脈沖，累積流量增加I (L)0
Q.
[0036]將特征參數(shù)Q存入變頻控制器的非易失存儲(chǔ)單元，便完成了標(biāo)定，可進(jìn)行測(cè)量。這時(shí)可進(jìn)一步修正標(biāo)定結(jié)果，方法如下:
(I)將計(jì)量泵的出口壓力、工作頻率調(diào)節(jié)到實(shí)際工況附近。
[0037](2)啟動(dòng)計(jì)量泵等待其達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，當(dāng)變頻控制顯示的流量Jgf (L/H)穩(wěn)定后，用容器取樣t (S)，設(shè)取得的量為S(L)，則按下式計(jì)算實(shí)測(cè)流量
_ 3纖05 (L/H)(6)
一
I
(3)按下式計(jì)算修正因子:
Wmr: =(7)
a
將修正因子存入變頻控制器的非易失存儲(chǔ)單元，為了便于微控制器處理，應(yīng)將Fac表示成整數(shù)，例如Fac=0.85時(shí)，將存入85 ；Fac=l.15時(shí)，存入115 ；Fac=l時(shí)，在入100 (默認(rèn)值)，這時(shí)意味著不需修正。
[0038]另一種辦法是修正因子保存為默認(rèn)值，修改泵的特征參數(shù)Q，其方法是將
Q
Q =€釔=施^0作為新的計(jì)觀的特征參數(shù)加以保存。
[0039]上述兩種修正方法的結(jié)果完全相同，用戶(hù)可自由選擇。
工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的自主控制
現(xiàn)有的工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器雖然可按外部控制信號(hào)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，但為了產(chǎn)生外部控制信號(hào)，必須增加外部控制器7，如圖2所示，外部控制器根據(jù)流體檢測(cè)儀表6檢測(cè)到的組份信號(hào)和工藝要求的組份設(shè)定值，按照公知的控制算法(例如各種PID，模糊控制算法等)進(jìn)行控制運(yùn)算，得出控制信號(hào)，傳送到計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器1，然后，數(shù)字變頻控制器按此控制信號(hào)調(diào)節(jié)流量，這種方法屬于被動(dòng)控制，需要額外增加控制器。
[0040]本發(fā)明針對(duì)工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻器給出一種組份自主調(diào)節(jié)方法，如圖3所示。圖3中，檢測(cè)儀表6的組份檢測(cè)信號(hào)直接傳送給計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器1，將工藝要求的組份設(shè)定值直接存儲(chǔ)到變頻控制器的非易失存儲(chǔ)單元中。數(shù)字變頻控制器I根據(jù)檢測(cè)儀表6的反饋信號(hào)和組份設(shè)定值，按公知的控制算法(各種PID，模糊控制算法等)進(jìn)行控制計(jì)算，求出變頻控制器施加給三相交流電機(jī)2的頻率/,并將此頻率的三相正弦交流電施加到三相交流電機(jī)2，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的，因此流量與轉(zhuǎn)速線(xiàn)性相關(guān)，轉(zhuǎn)速與頻率線(xiàn)性相關(guān)，亦即流量與頻率線(xiàn)性相關(guān)。這樣可以省去圖2中的外控制器7，節(jié)省成本，給用戶(hù)使用帶來(lái)極大方便。
[0041]現(xiàn)有計(jì)量泵數(shù)字變頻控制器只能接收外部控制信號(hào)，按外部控制信號(hào)計(jì)算頻頻/(?)，而本發(fā)明不需要外部控制器，直接按圖4的閉環(huán)結(jié)構(gòu)計(jì)算頻頻/(?)，從而實(shí)現(xiàn)了自主控制。
[0042]圖4中，為控制參量的設(shè)定值，_F(t)為控制參量的測(cè)量值，e⑴=FseJ⑴,fit)為施加于計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)的三相交流電頻率，Q(t)為計(jì)量泵的流量，t為時(shí)間參量。
[0043]下面以測(cè)量信號(hào)為4_20mA的電流信號(hào)為例進(jìn)一步說(shuō)明控制原理，對(duì)于其他模擬信號(hào)(1-5V, O-1OmA, 0-5V等)，其原理與之類(lèi)似，不再重述。
[0044]設(shè)測(cè)量反饋信號(hào)為4mA時(shí)，對(duì)應(yīng)的測(cè)量值為，反饋信號(hào)為20mA時(shí)，對(duì)應(yīng)的測(cè)量值為JV則測(cè)量值為時(shí)，反饋信號(hào)為i，則
I(mA )(8)
馬―馬
對(duì)應(yīng)于，有
=(mA)O)
馬_爲(wèi)
為了達(dá)到通用的目的，按照(9)式將工藝要求的被控量設(shè)定值轉(zhuǎn)換成信號(hào)im(mA)，存入數(shù)字變頻控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，根據(jù)誤差e= im-1，按公知的控制算法計(jì)算三相交流電頻率/，將該頻率的三相交流量施加于三相交流驅(qū)動(dòng)電機(jī),通過(guò)不斷的計(jì)算調(diào)節(jié)，最終e — 0，被控量的測(cè)量值將達(dá)成到設(shè)定值。
[0045]對(duì)于數(shù)字信號(hào)，最大值ymax用100%表示，最小值ymin用(ymin/ymax) %表示，設(shè)定值用(yset/ymJ %表示，其余過(guò)程與模擬信號(hào)類(lèi)似，不再重述。
[0046]這里信號(hào)不限于4_20mA電流信號(hào)，對(duì)于其他模擬信號(hào)如1_5V，O-lOmA，0-5V等，由于其原理完全相似，也包含在內(nèi)；鑒于數(shù)字信號(hào)用相對(duì)值表示時(shí)，其原理與模擬完全相同，也應(yīng)包含在本發(fā)明范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法，其特征在于:便捷標(biāo)定采用如下方法:在微控制器控制下開(kāi)啟計(jì)量泵，當(dāng)計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)N圈時(shí)，微控制器接收到P個(gè)霍爾脈沖信號(hào)，此時(shí)控制計(jì)量泵停止工作，在計(jì)量泵從開(kāi)啟到停止過(guò)程中，用容器接收計(jì)量泵輸出的流體，設(shè)計(jì)量泵輸出的流體為Q，將Q值作為計(jì)量泵的特征參數(shù)存入控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，作為計(jì)算瞬時(shí)流量、當(dāng)前量和累計(jì)量的特征參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法，其特征在于:標(biāo)定工況包括三相交流頻率/ t泵出口壓力#與實(shí)際工況盡可能一致，這樣可消除頻率和壓力對(duì)流量、累積量等計(jì)量參數(shù)的影響。
3.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法，其特征在于:實(shí)際標(biāo)定時(shí)取樣兩次可消除不完整沖程對(duì)計(jì)量精度的影響，設(shè)兩次取樣值分別為Q1, Q2,則泵的特征參數(shù)Q取其平均值，即 O= ^.............................^(4)
2 這樣可消除往復(fù)泵不完整沖程對(duì)精度的影響。
4.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法，其特征在于:所述電機(jī)轉(zhuǎn)N圈時(shí)泵的輸出量Q作為計(jì)算小時(shí)流量Qh和累積量的依據(jù)，計(jì)算小時(shí)流量的公式如為
=-......................................................................................................./ICKKI (l/h)；
my.........../
Jwitl / 每收至|J..........................................................個(gè)霍爾脈沖，累積流量增加I (L)o
Q
5.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法，其特征在于:在實(shí)際工況下起動(dòng)電機(jī)待流量顯示穩(wěn)定后，可讀出顯示流量取樣計(jì)算實(shí)測(cè)流量O ,根據(jù)修正因子1?:=^■對(duì)流量進(jìn)行修正，具體實(shí)施時(shí)可修改修正因子
馬a
,Q的默認(rèn)值，或根據(jù)β=修改栗的特征參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法，其特征在于:自主控制方法如下:將流體組份儀的反饋信號(hào)直接傳送給計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器，并將工藝要求的組份設(shè)定值存放在該控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，控制器根據(jù)組份信號(hào)的測(cè)量值和設(shè)定值，計(jì)算出三相交流電的頻率/1,并將此頻率的三相正弦交流電施加于三相交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)流量的自主調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求6所述的工業(yè)計(jì)量泵專(zhuān)用數(shù)字變頻控制器的便捷標(biāo)定和自主控制方法，其特征在于:設(shè)測(cè)量反饋信號(hào)為4mA時(shí)，對(duì)應(yīng)的測(cè)量值為jv反饋信號(hào)為20mA時(shí)，對(duì)應(yīng)的測(cè)量值為JV則測(cè)量值為時(shí)，反饋信號(hào)為i，則 I =4# I1.........—^....................(8) 對(duì)應(yīng)于組份設(shè)定值，有i_ =棚(9)
馬—愚 將流體的工藝設(shè)定值按(9)式轉(zhuǎn)換成信號(hào)值(mA)，存入數(shù)字變頻控制器的非易失存儲(chǔ)單元中，根據(jù)誤差e= im-1，按公知的控制算法計(jì)算三相交流電頻率/，將該頻率的三相交流量施加于三相交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通過(guò)不斷的計(jì)算調(diào)節(jié)，最終e — 0，被控量的測(cè)量值將達(dá)成到設(shè)定值。
【文檔編號(hào)】F04B49/06GK104165137SQ201410383422
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】余世明 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)