本發(fā)明涉及往復(fù)泵的輸出計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法。

背景技術(shù)：

機(jī)動(dòng)往復(fù)泵通過外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)來改變密閉工作腔的容積以吸入和排出流體介質(zhì)。吸入時(shí)，工作腔容積變大產(chǎn)生吸力推開進(jìn)口單向閥，關(guān)閉出口單向閥，流體介質(zhì)進(jìn)入工作腔；排出行程時(shí)，工作腔容積變小產(chǎn)生壓力推開出口單向閥，同時(shí)將進(jìn)口單向閥閥芯壓回密封面使其關(guān)閉，流體介質(zhì)排出泵外。活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和單向閥的交替開閉形成了從吸入行程接續(xù)排出行程的泵送循環(huán)，此為往復(fù)泵的基本工作模式。

往復(fù)泵的流體介質(zhì)輸出總量通常通過對(duì)泵送循環(huán)次數(shù)或運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)。但是，由于往復(fù)泵只在排出行程才對(duì)外產(chǎn)生輸出，且采用普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，每次啟動(dòng)或停止時(shí)，活塞的位置并不固定，工作腔內(nèi)殘余流體介質(zhì)的量也不相同，這導(dǎo)致了很難對(duì)往復(fù)泵的輸出總量進(jìn)行精確計(jì)量和控制。

泵本發(fā)明通過使用具有驅(qū)動(dòng)軸相位感知功能的電機(jī)，直接或間接帶動(dòng)曲軸連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在整個(gè)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，活塞所處的位置與電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸的相位角度具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系?？刂葡到y(tǒng)可對(duì)曲軸轉(zhuǎn)速、活塞的起止位置進(jìn)行指令控制，也可設(shè)定期望的泵送總量以及完成時(shí)間等參數(shù)，控制系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算電機(jī)所需轉(zhuǎn)動(dòng)的角度和速度，向電機(jī)控制器發(fā)送執(zhí)行指令。

在電機(jī)開始啟動(dòng)前，控制系統(tǒng)控制進(jìn)液口單向閥與工作腔接通，工作腔介質(zhì)通過進(jìn)液口管路與外部環(huán)境相通，活塞運(yùn)動(dòng)到一個(gè)既定位置后，將介質(zhì)工作腔內(nèi)殘余工作介質(zhì)的容積固定(下稱歸零)。每次新的泵送任務(wù)執(zhí)行之前均進(jìn)行上述歸零操作，可消除泵內(nèi)不確定體積的殘留介質(zhì)對(duì)下一次泵送任務(wù)產(chǎn)生的累積誤差，歸零動(dòng)作完成后，進(jìn)液口單向閥切換到正常工作狀態(tài)，電機(jī)啟動(dòng)，完成泵送任務(wù)后自動(dòng)停機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的問題，而提出的一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法，包括本體、出液口、進(jìn)液口、進(jìn)口單向閥、出口單向閥、頂升機(jī)構(gòu)和活塞，所述出液口開鑿在本體的頂部，所述進(jìn)液口開鑿在本體的外側(cè)壁底部，所述進(jìn)口單向閥和出口單向閥分別設(shè)置在本體的內(nèi)腔頂部和底部，所述本體的內(nèi)腔底部設(shè)置有頂升機(jī)構(gòu)，所述頂升機(jī)構(gòu)位于進(jìn)口單向閥的底部，所述本體的外側(cè)壁設(shè)置有活塞口，所述活塞設(shè)置在活塞口的內(nèi)部，所述活塞遠(yuǎn)離活塞口的一端連接有連桿，所述連桿遠(yuǎn)離活塞的一端連接有曲軸，包括以下步驟：

步驟1：初始化，活塞歸零；

步驟2：設(shè)定泵送總量q和泵送時(shí)間t，則：

q＝nz*v0+vy；

v0----泵的每圈排量；

nz----泵運(yùn)轉(zhuǎn)所需的整數(shù)圈；

vy----活塞最后一個(gè)非完整排出行程的泵出量；

步驟3：控制系統(tǒng)分別對(duì)q/v0取商的整數(shù)和余數(shù)得出nz、vy的值；

步驟4：計(jì)算泵要完成活塞最后一個(gè)非整數(shù)圈的泵出量所需的行程：

ty＝vy/s＝4vy/πd2

s----活塞的截面積

d----活塞直徑；

步驟5：計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)完成最后一個(gè)非整數(shù)圈的泵出量所需的轉(zhuǎn)角：

ω＝2π-cos-1/2tyr)

l----連桿長(zhǎng)度

r----曲軸偏心距；

步驟6：計(jì)算完成泵送總量q,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的總角度為：

φ＝2πnz+ω；

步驟7：計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速：v＝φ/t；

步驟8：向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度脈沖執(zhí)行指令；

步驟9：電機(jī)按既定轉(zhuǎn)速完成總的轉(zhuǎn)動(dòng)角度φ后，指令進(jìn)口單向閥下部的擋板藉由外部動(dòng)力上升，頂起進(jìn)口單向閥芯，接通工作腔和進(jìn)液口，活塞自動(dòng)歸零，排出工作腔殘余介質(zhì)，系統(tǒng)自動(dòng)停止。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法，具備以下有益效果：

1、通過對(duì)往復(fù)泵進(jìn)口單向閥的控制，可對(duì)往復(fù)泵的總輸出量進(jìn)行精確控制，消除了往復(fù)泵的輸出脈沖對(duì)流量精確計(jì)量的干擾；

2、大幅度提高往復(fù)計(jì)量泵的輸出精度，實(shí)測(cè)表明，通過上述方法能使往復(fù)泵的輸出重復(fù)精度優(yōu)于0.5‰，實(shí)現(xiàn)泵送和計(jì)量一體化，為流程工業(yè)領(lǐng)域精確添加關(guān)鍵物料提供了新的技術(shù)途徑；

3、可設(shè)定完成泵送總量所需的次數(shù)和間隔時(shí)間，實(shí)現(xiàn)多次、間歇泵送，極大地豐富了液料的輸送手段；

4、通過設(shè)定修正系數(shù)或補(bǔ)償曲線，可輕易校準(zhǔn)往復(fù)泵的輸出線性和準(zhǔn)確性，無需對(duì)泵的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和調(diào)整；

5、采用計(jì)算機(jī)控制往復(fù)泵的動(dòng)作，便于直接接受工廠級(jí)總控系統(tǒng)的指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制以及多泵聯(lián)合工作，在多原料自動(dòng)配比場(chǎng)合有著巨大的應(yīng)用潛力；

6、在不設(shè)定泵送總量而是只設(shè)定流速的情況下，可實(shí)現(xiàn)非常穩(wěn)定的恒流速輸出；

7、進(jìn)口單向閥的控制裝置設(shè)置在往復(fù)泵的進(jìn)液段，無需承受輸出端的高壓力，簡(jiǎn)化了密封結(jié)構(gòu)，大幅度提高了可靠性和耐用性，進(jìn)口單向閥具有極佳的對(duì)控制信號(hào)響應(yīng)特性，打開時(shí)，即便電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，往復(fù)泵也會(huì)停止輸出，特殊情況下可作為往復(fù)泵的輔助安全措施；

8、采用曲軸連桿驅(qū)動(dòng)活塞能夠?qū)崿F(xiàn)250r/min以上的平穩(wěn)高速運(yùn)行，使得泵的輸出流量得以大幅提高，實(shí)現(xiàn)高速與高精度的完美結(jié)合。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法的正常工作狀態(tài)圖；

圖2為本發(fā)明提出的一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法的歸零時(shí)進(jìn)口單向閥打開狀態(tài)圖。

圖中：100、本體；110、出液口；120、進(jìn)液口；130、進(jìn)口單向閥；140、出口單向閥；150、頂升機(jī)構(gòu)；160、活塞；170、連桿；180、曲軸；

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法，包括本體100、出液口110、進(jìn)液口120、進(jìn)口單向閥130、出口單向閥140、頂升機(jī)構(gòu)150和活塞160，所述出液口110開鑿在本體100的頂部，所述進(jìn)液口120開鑿在本體100的外側(cè)壁底部，所述進(jìn)口單向閥130和出口單向閥140分別設(shè)置在本體100的內(nèi)腔頂部和底部，所述本體100的內(nèi)腔底部設(shè)置有頂升機(jī)構(gòu)150，所述頂升機(jī)構(gòu)150位于進(jìn)口單向閥130的底部，所述本體100的外側(cè)壁設(shè)置有活塞口，所述活塞160設(shè)置在活塞口的內(nèi)部，所述活塞160遠(yuǎn)離活塞口的一端連接有連桿170，所述連桿170遠(yuǎn)離活塞160的一端連接有曲軸180，包括以下步驟：

步驟1：初始化，活塞歸零；

步驟2：設(shè)定泵送總量q和泵送時(shí)間t，則：

q＝nz*v0+vy；

v0----泵的每圈排量定值；

nz----泵運(yùn)轉(zhuǎn)所需的整數(shù)圈；

vy----活塞最后一個(gè)非完整排出行程的泵出量；

步驟3：控制系統(tǒng)分別對(duì)q/v0取商的整數(shù)和余數(shù)得出nz、vy的值；

步驟4：計(jì)算泵要完成活塞最后一個(gè)非整數(shù)圈的泵出量所需的行程：

ty＝vy/s＝4vy/πd2

s----活塞的截面積

d----活塞直徑；

步驟5：計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)完成最后一個(gè)非整數(shù)圈的泵出量所需的轉(zhuǎn)角：

ω＝2π-cos-1ty2-l2+r2/2tyr

l----連桿長(zhǎng)度

r----曲軸偏心距；

步驟6：計(jì)算完成泵送總量q,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的總角度為：

φ＝2πnz+ω；

步驟7：計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速：v＝φ/t；

步驟8：向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度脈沖執(zhí)行指令；

步驟9：電機(jī)按既定轉(zhuǎn)速完成總的轉(zhuǎn)動(dòng)角度φ后，指令進(jìn)口單向閥130下部的擋板藉由外部動(dòng)力上升，頂起進(jìn)口單向閥芯，接通工作腔和進(jìn)液口，活塞自動(dòng)歸零，排出工作腔殘余介質(zhì)，系統(tǒng)自動(dòng)停止。

頂升機(jī)構(gòu)150作用是阻止進(jìn)口單向閥芯回落到密封位置從而達(dá)到接通進(jìn)口和工作腔的目的。

通過對(duì)往復(fù)泵進(jìn)口單向閥的控制，可對(duì)往復(fù)泵的總輸出量進(jìn)行精確控制，消除了往復(fù)泵的輸出脈沖對(duì)流量精確計(jì)量的干擾，大幅度提高往復(fù)計(jì)量泵的輸出精度，實(shí)測(cè)表明，通過上述方法能使往復(fù)泵的輸出重復(fù)精度優(yōu)于0.5‰，實(shí)現(xiàn)泵送和計(jì)量一體化，為流程工業(yè)領(lǐng)域精確添加關(guān)鍵物料提供了新的技術(shù)途徑，可設(shè)定完成泵送總量所需的次數(shù)和間隔時(shí)間，實(shí)現(xiàn)多次、間歇泵送，極大地豐富了液料的輸送手段，通過設(shè)定修正系數(shù)或補(bǔ)償曲線，可輕易校準(zhǔn)往復(fù)泵的輸出線性和準(zhǔn)確性，無需對(duì)泵的機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和調(diào)整，采用計(jì)算機(jī)控制往復(fù)泵的動(dòng)作，便于直接接受工廠級(jí)總控系統(tǒng)的指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制以及多泵聯(lián)合工作，在多原料自動(dòng)配比場(chǎng)合有著巨大的應(yīng)用潛力，在不設(shè)定泵送總量而是只設(shè)定流速的情況下，可實(shí)現(xiàn)非常穩(wěn)定的恒流速輸出進(jìn)口單向閥的控制裝置設(shè)置在往復(fù)泵的進(jìn)液段，無需承受輸出端的高壓力，簡(jiǎn)化了密封結(jié)構(gòu)，大幅度提高了可靠性和耐用性，進(jìn)口單向閥具有極佳的對(duì)控制信號(hào)響應(yīng)特性，打開時(shí)，即便電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，往復(fù)泵也會(huì)停止輸出，特殊情況下可作為往復(fù)泵的輔助安全措施，采用曲軸連桿驅(qū)動(dòng)活塞能夠?qū)崿F(xiàn)250r/min以上的平穩(wěn)高速運(yùn)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法，包括本體(100)、出液口(110)、進(jìn)液口(120)、進(jìn)口單向閥(130)、出口單向閥(140)、頂升機(jī)構(gòu)(150)和活塞(160)，所述出液口(110)開鑿在本體(100)的頂部，所述進(jìn)液口(120)開鑿在本體(100)的外側(cè)壁底部，所述進(jìn)口單向閥(130)和出口單向閥(140)分別設(shè)置在本體(100)的內(nèi)腔頂部和底部，所述本體(100)的內(nèi)腔底部設(shè)置有頂升機(jī)構(gòu)(150)，所述頂升機(jī)構(gòu)(150)位于進(jìn)口單向閥(130)的底部，所述本體(100)的外側(cè)壁設(shè)置有活塞口，所述活塞(160)設(shè)置在活塞口的內(nèi)部，所述活塞(160)遠(yuǎn)離活塞口的一端連接有連桿(170)，所述連桿(170)遠(yuǎn)離活塞(160)的一端連接有曲軸(180)，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：初始化，活塞歸零；

步驟2：設(shè)定泵送總量q和泵送時(shí)間t，則：

q＝nz*v0+vy；

v0----泵的每圈排量(定值)；

nz----泵運(yùn)轉(zhuǎn)所需的整數(shù)圈；

vy----活塞最后一個(gè)非完整排出行程的泵出量；

步驟3：控制系統(tǒng)分別對(duì)q/v0取商的整數(shù)和余數(shù)得出nz、vy的值；

步驟4：計(jì)算泵要完成活塞最后一個(gè)非整數(shù)圈的泵出量所需的行程：

ty＝vy/s＝4vy/πd2

s----活塞的截面積

d----活塞直徑；

步驟5：計(jì)算電機(jī)驅(qū)動(dòng)完成最后一個(gè)非整數(shù)圈的泵出量所需的轉(zhuǎn)角：

ω＝2π-cos-1((ty2-l2+r2)/2tyr)

l----連桿長(zhǎng)度

r----曲軸偏心距；

步驟6：計(jì)算完成泵送總量q,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的總角度為：

φ＝2πnz+ω；

步驟7：計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速：v＝φ/t；

步驟8：向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)送轉(zhuǎn)動(dòng)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度脈沖執(zhí)行指令；

步驟9：電機(jī)按既定轉(zhuǎn)速完成總的轉(zhuǎn)動(dòng)角度φ后，指令進(jìn)口單向閥(130)下部的擋板藉由外部動(dòng)力上升，頂起進(jìn)口單向閥芯，接通工作腔和進(jìn)液口，活塞自動(dòng)歸零，排出工作腔殘余介質(zhì)，系統(tǒng)自動(dòng)停止。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法，屬于往復(fù)泵的輸出計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。一種機(jī)動(dòng)往復(fù)泵的輸出計(jì)量控制方法，包括本體、出液口、進(jìn)液口、進(jìn)口單向閥、出口單向閥、頂升機(jī)構(gòu)和活塞，所述出液口開鑿在本體的頂部，所述進(jìn)液口開鑿在本體的外側(cè)壁底部，所述進(jìn)口單向閥和出口單向閥分別設(shè)置在本體的內(nèi)腔頂部和底部，所述本體的內(nèi)腔底部設(shè)置有頂升機(jī)構(gòu)，所述頂升機(jī)構(gòu)的頂部與進(jìn)口單向閥相連接，所述本體的外側(cè)壁設(shè)置有活塞口，所述活塞設(shè)置在活塞口的內(nèi)部，所述活塞遠(yuǎn)離活塞口的一端連接有連桿，所述連桿遠(yuǎn)離活塞的一端連接有曲軸；本發(fā)明能夠?qū)ν鶑?fù)泵進(jìn)口單向閥的控制，可對(duì)往復(fù)泵的總輸出量進(jìn)行精確控制，消除了往復(fù)泵的輸出脈沖對(duì)流量精確計(jì)量的干擾選。

技術(shù)研發(fā)人員：趙宇

受保護(hù)的技術(shù)使用者：無錫遠(yuǎn)樹智能流體科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.02.23

技術(shù)公布日：2021.06.15