汇川综合产品在恒速恒压泵上的应用

一．概述       恒速恒压泵是一种高压柱塞泵，主要用于计量、石油和化工领域中的流体驱替、计量控制，是计量、岩芯分析实验及相关研究工作的重要实验装备。是一种为科研和小型生产装置提供高精度的流体和压力源的智能型仪器，广泛应用于石油、科研单位试验工作中对液体进行加压、排液以及压力试验、压力跟踪等场合，具有恒速、恒压两种工作模式以及相应模式下的多种不同工作方式。处于恒速工作模式时，能给用户连续不断的提供恒定流速无脉冲的液体，同时自动检测两泵筒体内的压力、流量信号，并具有压力保护功能；处于恒压工作模式时，能保证两个泵筒体内的压力恒定，可以为用户提供压力恒定的液体动力源。

图1.恒速恒压泵

二．生产工艺

      恒速恒压泵主要由高压柱塞泵泵体、丝杠传动机构、齿轮传动机构、气动阀、储液罐、伺服电机及驱动器等部分组成。恒速恒压泵分为单泵和双泵，本文主要讲述双泵。恒速恒压双缸泵主要分为单缸运行、双缸串联和双缸并联三种工作模式，每一种工作模式可分为恒流和恒压两种工作方式。

1）单缸运行的工作原理如下：以A泵运行为例，显示A泵各项参数，对A泵进行进退泵操作。A泵进泵，A泵出口阀打开，A泵吸口阀关闭，压力达到保护压力时停泵，位置达到上限位时停泵。A泵退泵，A泵出口阀关闭，A泵吸口阀打开，位置达到下限位时停泵。若A泵有压力，退泵时A泵吸口阀要在压力退至零时打开。进退泵可实时进行切换，B泵单缸运行同A泵。

图2.单缸运行的工作原理

      双缸运行的工作方式是运用最多也是最重要形式，即双缸串联恒压和双缸串联恒流，两个缸体相互配合和切换，以达到连续供液的目的。

2）双缸串联恒压模式。先把两个泵退到底，两个泵都退泵时，两个吸口阀都打开，两个出口阀都关闭，任何一个泵体到底后都需等待10秒钟，以利于液体充分吸入泵中，然后关闭吸口阀，进入准备工作状态。以A泵先启动为例，A泵出口阀打开并进泵，B泵实时跟踪A泵压力。当A泵运行至上限位时开始换泵，B泵出口阀打开，A泵出口阀关闭，由B泵提供压力恒定的动力源。A泵退泵，当A泵中压力减小至零时，打开A泵进口阀，继续退泵（A泵退泵速度要大于B泵进泵速度）吸液，A泵退至下限位后停泵并等待10秒钟，然后关闭其吸口阀。然后A泵开始跟踪B泵压力（要确保在完成这一过程时B泵未到上限位）。当B泵运行至离上限位时，开始换泵，过程同A泵切换到B泵一样。这样就进入循环换泵状态，可达到恒压连续出液的目的；

图2.双缸串联恒压模式

      3）双缸串联恒流模式。以A泵先启动为例，A泵出口阀打开并进泵，B泵实时跟踪A泵压力。当A泵运行至离上限位还有10mm时开始换泵，B泵出口阀打开，A泵开始减速，B泵同时加速。A泵速度为零时，B泵达到设定值，此时关闭A泵出口阀，A泵退泵，A泵压力为零时打开A泵吸口阀（A泵退泵速度要大于B泵进泵速度）。A泵退至下限位停泵，等待10秒钟关闭A泵吸口阀，然后A泵开始跟踪B泵压力（要确保在完成这一过程时B泵未到上限位）。当B泵运行至离上限位还有10mm时，开始换泵，过程同A泵切换到B泵一样。这样就进入循环换泵状态，可达到恒速连续出液的目的。

三．基于汇川综合产品的控制系统方案

图3.汇川控制系统架构图

      该系统使用IT5070T来设置泵的压力上限值、吸液速度、排液速度、工作模式选择，并显示流量及压力等参数。采用H2U-1616MT-XP来进行整个系统的控制，恒速模式主要是保证流量恒定即保证伺服转速恒定，恒压模式主要是通过PLC的PID控制伺服转速来保证压力恒定。4AD主要用来检测缸内压力值。

四．汇川控制系统的优势

1. IS620P高低速性能优异：此设备伺服最低转速只有1rpm，对伺服低速性能要求高，在转速超过3000转也可以稳定运行。

    2.PLC的PID算法响应快

该系统通过PLC的PID输出控制伺服转速来控制缸内压力稳定，压力跟踪误差小于0.01MPa。

    3.全系列汇川产品，兼容性好，维护方便。

参考文献：

《H2U系列可编程序逻辑控制器用户手册》

《H1U/H2U系列可编程控制器指令及编程手册V2.0》

《IS620P伺服驱动器用户手册》