液动隔膜泵控制系统研发

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1、液动隔膜泵控制系统研发第1章绪论1.1课题背景当今随着科学技术的发展，交通运输技术也获得相应的发展。浆体管道输送技术，是一项既经济上有效而且技术上成熟先进的运输技术，近几年来在全世界各国得到了普遍的发展和应用。浆体管道输送是以液体（通常为清水）作为载体通过浆体管线输送颗粒状物料的一种输送方式。颗粒状的物料一般包括金属矿山和非金属矿山的精矿、尾矿，发电厂里的灰渣、煤厂的粉煤、以及水利工程中的泥沙等，这些物料与水的混合物就为浆体[1]。浆体管道输送不仅可以实现连续运输，不占或少占农田，受气候变化的影响小，不污染环境，不破坏生态平衡，

2、易于实现自动控制，还具有投资低、运营费用低、技术可靠、对地势的适应性强等优点。早在100年以前就已经出现了管道输送方式，随着科研研究及试验工作的不断深入，近几十年以来管道输送方式步入大规模的广泛应用阶段，学术上的研究和技术应用方面都得到了迅猛的发展，输送物料的种类和范围也不断地扩大，输送管线的距离也由短距离发展到了长距离。可以预见，在不远的将来，浆体管道输送这一运输方式将拥有更广泛的市场和发展前景。浆体管道输送系统通常有三个主要部分组成，分别为浆体制备环节、浆体输送系统和浆体脱水环节[2]。整个浆体管道输送系统的核心是浆体输送系

3、统，它主要包括泵站和管道。浆体输送泵（以下简称浆体泵）作为浆体输送系统的心脏，直接影响着浆体输送系统的工作性能。随着浆体管道输送技术的不断发展，浆体泵越来越多样化[3]。根据浆体泵工作原理的不同，浆体泵可以分为离心泵、往复泵等。常用的离心泵有砂泵、渣浆泵、泥浆泵、瓦曼泵和两相流泵；常用的往复泵有活塞泵、柱塞泵、隔膜泵等[4-6]。1.2隔膜泵国内外研究概况国际上早在二十世纪六十年代年法国学者Ballu就提出了往复式活塞隔膜泵的工作原理以及基本结构，并申请了专利。到二十世纪七十年代，可编程控制器出现代替了传统的继电器逻辑控制，不仅

4、使隔膜泵的检测控制技术进一步发展和完善，并且给隔膜泵的设计理论和控制方法带来了巨大的变化。隔膜泵发展到今天，它的核心技术已经基本成熟，连续运转率也提高到85%-95%。在输送同种介质时，其他泵的运行成本是隔膜泵的6倍。因此，在各种工业领域隔膜泵都得到较大的推广和应用[8]。国际上可以实现隔膜泵较大批量设计和生产制造的国家并不多，这是由于隔膜泵自身的技术复杂程度高、造价高，因而影响了其大批量的生产设计。主要的生产厂家有德国的EMMERICH、A-RUPP公司和有荷兰GEHO、HOLTHUIS公司等，其中最著名的生产厂家就是荷兰GE

5、HO公司，它生产的隔膜泵代表了国际先进水平[9]。最初多通过普通的继电器进行逻辑控制，实现对隔膜泵的控制，但是对于隔膜泵工作过程中的位置、时间和控制点等的控制不够精确、可靠。二十世纪八十年代开始随着可编程控制器的出现以及在工业控制领域的引用和发展。现在，国际上绝大部分的隔膜泵生产厂商早已对隔膜泵实施了PLC控制。我国在上世纪八十年代，铝行业率先从荷兰引进隔膜泵。由于隔膜泵稳定性好，易损件寿命长，有着其他泵无法替代的优点，因此广泛应用于矿山、冶金、电力等行业[10]。.第2章液动隔膜泵控制方案确定2.1液动隔膜泵组成及工作原理浆体

6、罐A,B,C,D主要由隔膜、位移传感器和隔膜室组成，隔膜把隔膜室分成油侧和浆侧，实现油浆隔离，油侧与驱动液压系统和辅助液压系统相连，浆侧与进浆与排浆止回阀相连。液压缸由柱塞缸和活塞缸复合而成，其作用是：（1）流量放大，把驱动液压系统的高压小流量变成浆体所需的低压大流量。（2）隔离驱动与辅助液压系统，保证驱动液压系统的清洁。进排浆止回阀1至8都是单向止回阀，其作用是防止浆体回流使浆体单向流动。驱动液压系统主要包括驱动电机、驱动液压泵、电磁溢流阀及电磁换向阀等，其作用是为液动隔膜泵运行提供动力；辅助液压系统由辅助电机、辅助液压泵及电

7、磁换向阀等组成，其作用是进行液压缸与隔膜室间油液的补/排以调整隔膜工作极限位置；控制系统采用PLC进行开发，能使液动隔膜泵完成手动或自动运行。..2.2液动隔膜泵控制要求根据控制要求可知，液动隔膜泵需要完成多个的协调控制，同时进行多数据的采集分析和处理，因此，主控单元确定由可编程控制器实现。可编程控制器具有强大的逻辑处理能力，定时控制功能，并具有一定的数据运算、处理能力，功能实现较方便，可靠性高，成本低。驱动电机的功率为90kw，相对较大，应采用降压启动。目前常见降压起动方法主要有：定子串电阻降压起动、电抗降压启动、星-三角形(

8、丫-△)起动控制线路、延边三角起动、软启动及自耦变压器降压起动。星-三角形(丫-△)起动，通过星型联接把加在定子绕组上的电压变成220v，待起动完毕后再反接回三角形全压（380v）运行，这种降压起动方法的启动电流是运行电流的5-7倍，对电网的电压要求一般是正负1