CN1369647A - 网络控制气体计量输送泵 - Google Patents

Abstract

一种网络控制气体计量输送泵,属于泵技术领域。它由气体的输送机组、传感器组、控制***、显示与按键式调控面板所构成。气体的输送机组采用通用型转子容积泵并以全数字交流伺服电机驱动,控制***采用嵌入式控制计算机及配套软件构成。传感器组由位置传感器、温度传感器组成,位置传感器安装在全数字交流伺服电机的轴上。通用型转子容积泵的进(出)口中心和流动方向平行的位置处以及出口管内壁处分别安装了温度传感器。嵌入式控制计算机可以通过通讯接口和上位计算机联成网络。它累计误差小,精确性、可靠性高,实时性和动态响应性能好,***成本较低,可以进行远程监控,而且***结构比较简单。它可广泛应用于各种气体的计量输送中。

Description

网络控制气体计量输送泵

                        技术领域

本发明属于泵技术领域，更明确地说是一种全数字化、智能化并且可以计量输送的网络控制气体计量输送泵。

                        背景技术

目前具有类似功能的流体输送装置多是采用通用变频器驱动。外加传感器组(以测量流体的压力，流速和温度)，运算放大器，PID调节器和可编程控制器(PLC)组成闭环***。以过程控制中常用的可调节质量流量的气体输送***为例，一般是在***的出口处安装流量传感器(如旋涡流量计)，测定出口处工况下气体的流速、压力和温度，再由运算器换算为标况下的质量流量，此反馈信号和设定信号比较后进入PID调节器或可编程控制器，从而给通用变频器一个转速调节信号，最终实现进行调控的目的。很显然，这样组成的***是比较复杂的，是由几个子***组成的，仅传感器组合的价格就相当可观，这不仅会带来***成本上升，增加了累计误差，还会导至可靠性及动态响应性能的降低，必然影响输送过程控制的精确性和实时性。

本发明的目的，在于克服上述缺点和不足，提供一种累计误差小，精确性、可靠性高，实时性和动态响应性能好，***成本较低，而且***结构比较简单的网络控制气体计量输送泵。

                           发明内容

为了达到上述目的，本发明由由气体的输送机组、安装在输送机组出口处的传感器组、与输送机组和传感器组连接对输送机组进行控制的控制***、与控制***相连接的显示与具有独立的按键式调控面板所构成。气体的输送机组采用通用型转子容积泵并以全数字交流伺服电机驱动，控制***采用嵌入式控制计算机及配套软件构成。因而使气体输送过程的全部物理参数都可以进行网络化和智能化的实时控制。全数字交流伺服电机的特点是应用矢量控制的原理，在三相交流异步感应电动机上实现了高精度的伺服控制，可以对电机的转速和扭矩进行独立的控制，并根据程序的指令累计电机的转数。

传感器组由位置传感器、温度传感器组成。位置传感器安装在全数字交流伺服电机的轴上。通用型转子容积泵的进(出)口中心和流动方向平行的位置处以及出口管内壁处分别按装了温度传感器。以便对流体输送过程中泵体内的热力学过程实现最直接的监测，从而为热力学计算提供依据。

嵌入式控制计算机可以通过通讯接口和上位计算机联成网络。嵌入式控制计算机，具有独立的按键式调控面板，使操作员可以直接在键盘上输入有关指令(如设定时间，质量流量及流速等)，也可以通过本计算机特设的通讯接口和上位计算机联成网络，以便进行远程监控。

为了克服已有传统***的缺点，本发明对流体输送过程中的能量消耗的分配进行了仔细分析和核算，结果表明，***的机械摩擦所导致的能量损耗是次要变量，***能耗的主导变量是***给予流体自身的能量(流体的机械能，内能)，如果能将各部分能量予以较精确的区分并进行独立的控制，其实质就是对流体的输送过程进行了完全的控制。根据上述理念，本发明的设计方案较传统的方案做了很大的改变：采用交流伺服***取代了变频机组，省却了复杂且昂贵的流量传感器组(仅保留温度计)，省却了可编程控制器(PLC)及PID调节器，将控制计算机与交流伺服***合并，使***结构简化但功能却得到加强。

本发明所涉及的装置是一种全数字化，智能化的气体计量输送***。该***采用全数字交流伺服电机驱动，配合通用型转子式容积泵组成流体输送机组，并在伺服***的电路中嵌入了控制流体输送过程的控制计算机和相应的软件，可以在任何工艺条件下完成指定的气体计量输送任务，控制过程可以完全实现数字化和网络化。

本发明能够对流体输送过程进行实时的网络化控制，也可以在本***的存储器内存入程序，对输送过程进行逻辑控制。该***具有优良的动态响应，***的中央处理器(CPU)每隔200μS就对所输送的流体的全部物理参数(包括流体的温度、压力和体积流量等)，进行一次检测计算，在与设定参数值比较后，立即进行相应的调整。

本发明的任务就是这样完成的。

本发明提供了一种累计误差小，精确性、可靠性高，实时性和动态响应性能好，***成本较低，而且***结构比较简单的网络控制气体计量输送泵。它可广泛应用于各种气体的计量输送中。

                            附图说明

图1为本发明的方框图。

图2为本发明的总体结构示意图。

图3为本发明的显示与按键式调控面板图。

图4为已有技术的方框图。

图1和图2所示，本发明由气体的输送机组8、安装在输送机组8出口处的传感器组5、与输送机组8和传感器组5连接对输送机组8进行控制的控制***1、与控制***1相连接的显示与具有独立的按键式调控面板2所构成。气体的输送机组8采用通用型转子容积泵3并以全数字交流伺服电机4驱动。控制***1采用嵌入式控制计算机9及配套软件构成。气体的出、入口分别为6和7。传感器组5由位置传感器10、温度传感器11组成。位置传感器10安装在全数字交流伺服电机4的轴上。通用型转子容积泵3的进(出)口中心和流动方向平行的位置处以及出口管内壁处分别按装了温度传感器11。嵌入式控制计算机9可以通过通讯接口12和上位计算机13联成网络。

图3示出了本发明的显示与按键式调控面板2。

图4所示，已有技术多是采用通用变频器驱动。外加传感器组(以测量流体的压力，流速和温度)，运算放大器，PID调节器和可编程控制器(PLC)组成闭环***。以气体输送***为例，一般是在***的出口处安装流量传感器(如旋涡流量计)，测定出口处工况下气体的流速、压力和温度，再由运算器换算为标况下的质量流量，此反馈信号和设定信号比较后进入PID调节器或可编程控制器，从而给通用变频器一个转速调节信号，最终实现进行调控的目的。

                        具体实施方式

本发明的实施例如下：

实施例1.一种网络控制气体计量输送泵，如图1-3所示。它由气体的输送机组、传感器组、控制***、显示与按键式调控面板所构成。气体的输送机组采用通用型转子容积泵并以全数字交流伺服电机驱动。全数字交流伺服电机采用ACS-08型。控制***采用嵌入式控制计算机及配套软件构成。控制方式为正弦波全数字矢量控制。其频率控制范围：0～250Hz，转速控制精度：±0.02％，转矩控制精度：±5％，自动保护功能：过流，过压，欠压，软件编程错误等。传感器组由位置传感器、温度传感器组成，位置传感器安装在全数字交流伺服电机的轴上。通用型转子容积泵的进(出)口中心和流动方向平行的位置处以及出口管内壁处分别按装了温度传感器。转子容积泵选用螺旋罗茨风机。嵌入式控制计算机可以通过通讯接口和上位计算机联成网络。

它累计误差小，精确性、可靠性高，实时性和动态响应性能好，***成本较低，可以进行远程监控，而且***结构比较简单。它可输送介质为：天然气，煤气，空气及其它气体。精确度可达±1.5％，重复性±0.05％，质量流量为0.70～14.50Kg/h，按设定值计量输送。工作压力可达0～60Kpa。它可广泛应用于各种气体的计量输送中。

Claims (4)

1.一种网络控制气体计量输送泵，它由气体的输送机组、安装在输送机组出口处的传感器组、与输送机组和传感器组连接对输送机组进行控制的控制***、与控制***相连接的显示与具有独立的按键式调控面板所构成，其特征在于所说的气体的输送机组采用通用型转子容积泵并以全数字交流伺服电机驱动，控制***采用嵌入式控制计算机及配套软件构成。

2.按照权利要求1所述的网络控制气体计量输送泵，其特征在于所说的传感器组由位置传感器、温度传感器组成，位置传感器安装在全数字交流伺服电机的轴上。

3.按照权利要求1或2所述的网络控制气体计量输送泵，其特征在于所说的通用型转子容积泵的进(出)口中心和流动方向平行的位置处以及出口管内壁处分别按装了温度传感器。

4.按照权利要求1～3中每一个权利要求所述的网络控制气体计量输送泵，其特征在于所说的嵌入式控制计算机可以通过通讯接口和上位计算机联成网络。

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