[发明专利]一种隔膜计量泵组流体比例投加控制方法

说明书

本发明公开了一种隔膜计量泵组流体比例投加控制方法。该方法主要基于一种改进型的偏差耦合结构设计，使泵组间形成耦合约束，并通过速度补偿器对每个泵单元作速度补偿提高协同性能。在输入端引入比例因子，使泵组的转速满足比例要求，并进一步对速度补偿器修正。由于冲程式隔膜计量泵输出流量和转速间满足线性关系，因而进一步实现输出流量的比例投加。同时基于故障考虑，本发明还提出一种冗余控制方法，在同种物料泵组节点故障时，通过判断选择泵单元和修改比例因子补偿节点流量使总输出流量间满足比例关系。

技术领域

本发明专利涉及精细化工、医药等行业使用计量泵组进行流体投加的技术领域，特别是一种基于数字变频控制器的计量泵组流体比例投加技术。

背景技术

工业流体投加计量泵组广泛应用于制药、石油、化工、水处理等领域，常见于使用计量泵组协同工作将多种物料按照生产配比进行定比例投加的生产作业。

计量泵组流体比例投加的应用有如下部分举例：

医药行业药剂的配比输送。一般由多台计量泵构成泵组，泵组按照生产要求输送不同药剂进行混合，每台泵投加的药剂用量之间需满足准确的比例关系才能使生产的药品具有合格的药效。

化工工艺中流体反应室PH值的调节与控制。一般依靠计量泵组添加强酸强碱制剂调和，投加的酸碱试剂之间必须满足定量关系，才能使反应室内的酸碱度保持在一定范围，满足工艺生产要求。

目前计量泵的控制方式主要有以下三种:

1手轮式人工调节

这是一种人工离线式调节方式，通过调节手轮改变计量泵内部结构，从而间接达到流量调节的目地。其缺陷在于该方式是离线一次性的，且随着流体投加量的改变需要人工频繁参与，对于具有恶劣生产环境的工业场景如强腐蚀性的生产现场则不适合人工参与，因而不能满足现代工艺要求。

2电动阀调节

该方式通过电动执行器调节冲程，替代了传统的手轮式，有一定的改善作用，但是该方式也存在一定缺陷，如调节实时性不够，存在调节延迟，同时增加了计量泵的结构复杂性，成本上升。

3数字变频式控制器调节

通过数字变频式控制器控制计量泵进行流体投加是目前日趋成熟和应用较为热门的方式。其组合了控制器、变频驱动等功能，通过控制器调节频率最终调节驱动电机转速，根据转速与流量间的一定关系，达到在线调节流量目的。

在医药药剂的生产工艺中，药剂的配比投送控制一般采用一对一投送和主从式结构投送。一对一投送方式即一台计量泵投送一种药剂，药剂量由对应的控制器预设值给定，这种控制方式简单易操作，但是泵与泵之间没有形成约束关系，整个系统相当于开环，当某一投送线受到干扰时，只能依靠自身消除，其他投送线无法配合改变，在调整期间已经导致投送配比改变。主从式结构投送是将前一投送线的输出信号乘以一定比例系数作为后一投送线的给定，使前后投送线的信号量形成比例关系，这种方式对于前者是一种改进，能形成一种约束，但是当投送线较多时，对于较后者依然存在校正延迟，且该方式存在的缺点是跟随泵并没有向主泵形成反馈环节。

因此本发明提出一种改进型的偏差耦合控制结构解决当前存在的技术不足，使计量泵组可以准确的定比例投加，且在有扰动下，泵组间仍可相互约束，快速调节始终达到比例关系，不影响生产质量。

发明内容

为了解决传统化工生产工艺流体物料定比例投加中计量泵组投送方式存在的难以在泵组间形成约束及在有扰动下泵组间无法快速校正，致使无法达到准确的比例投加问题，本发明提出一种改进型偏差耦合结构泵组控制方案以解决上述缺点。所述结构有如下特点：