专利名称：双泵多路高精度加注装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种向石化类产品(如原油、成品油等)或向待处理的水中加注药剂使用的辅助设备，尤其是一种双泵多路高精度加注装置，该装置的控制器基于可靠的双泵控制方法和先进的PID-PWM加注脉冲控制方法建立而成。
背景技术：
为了改善原油、成品油等石化类产品的性能，需要根据品种、季节、温度、湿度等一系列条件向油料中添加各类药剂，如向燃油中添加清洁剂以使燃油充分燃烧达到减少污染、提高发动机的功率及使用寿命；为了改善水质，需要向待处理的水中添加多种药剂，如 破乳除油剂、絮凝药剂及杀菌灭藻剂等。有时甚至需要多路同时加注。目前，药剂加注多依赖人工加注，加注精度随员工素质差异而波动，劳动强度也较大；部分采用计量泵技术进行自动添加，也存在随环境(如温度)变化计量泵精度变化较大导致整体计量精度降低的缺点；部分采用变频技术，每个加注回路采用一个变频电机和一台齿轮泵，通过调节某路泵的转速实现按比例跟随主流量加注；对于多路加注，需采购多套设备，成本非常高；若多路加注共用电机和齿轮泵，存在各加注回路不独立、互相间干扰，无法实现多路药剂同时进行独立加注的问题。
发明内容
本发明的目的本发明的目的是针对目前采用人工加注药剂方式存在的劳动强度大、计量精度差、采用计量泵方式加注易受环境影响计量精度较低以及多路加注要购买多套加注设备、性价比极低的问题，设计一种双泵多路高精度加注装置。为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案
一种双泵多路高精度加注装置，连接在药剂罐与多路主流量管路之间；包括控制器以及顺序连接在药剂罐和多路主流量管路之间的双泵机构、多路加注机构，所述多路加注机构的各加注机构与多路主流量管路的各主流量管路一一对应设置；所述药剂罐内安装液位计；双泵机构包括并联连接的常规加注泵支路和备用加注泵支路；常规加注泵支路包括常规加注泵以及与常规加注泵流体出口连接的止回阀；备用加注泵支路包括备用加注泵以及与备用加注泵流体出口连接的止回阀；多路主流量管路的每一条主流量管路均分别配置有一台主流量泵和主流量计；多路加注机构的每一个加注机构包括顺序连接的加注流量计、 电磁阀以及止回阀；同时，双泵机构的流体出口通过回流机构与药剂罐连接，另外，双泵机构的流体出口与多路加注机构的连接管路上安装压力传感器；所述控制器为PLC控制器， 该PLC控制器包括双泵控制模块以及电磁阀通断控制模块；电磁阀通断控制模块通过加注流量计以及安装在主流量分支输送管道上的主流量计所反馈的数据，自动地控制电磁阀的通断；双泵控制模块通过液位计、压力传感器、主流量泵以及主流量计所反馈的数据，自动地控制常规加注泵以及备用加注泵的动作。所述药剂罐的流体出口通过过滤器与双泵机构的流体入口连接。
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所述回流机构包括连接管道以及安装在连接管道上的安全阀，连接管道的两端分别与双泵机构的流体出口和药剂罐连接。所述安全阀为安全溢流阀。本发明的另一个技术目的是提供一种上述述双泵多路高精度加注装置的控制方法，包括加注双泵运行控制方法以及PID-PWM加注脉冲控制方法；其中
所述的加注双泵运行控制方法，包括以下步骤(1)预设参数——在PLC控制器中预设双泵机构的工作压力下限值Ftlx、工作压力上限值Ftls、双泵机构中各加注泵的启动时间tQ 以及正常工作时间阀值tf; (2)启动设备一一启动任一台主流量泵，PLC控制器接收到该主流量泵的接触器辅助触点反馈的闭合信号时，启动双泵机构的任一台加注泵；(3)双泵控制——PLC控制器通过所接收到的加注泵启动时长、后所输出的启动压力值F。、在正常工作时间阀值tf内的实际工作压力值Fw以及该台加注泵的持续工作时间，自动控制双泵机构中两加注泵的运行状况；(4)关闭设备——关闭所有主流量泵，PLC控制器接收到多路主流量管路中所有主流量泵的接触器辅助触点反馈的关断状态信号时，制停双泵机构中的两台加注泵；(5)再次启动设备，使得主流量泵工作时，启动与步骤(4)中最后处于工作状态相对的另一台加注泵；
所述的PID-PWM加注脉冲控制方法，包括以下步骤
1)计算实际加注比例r产》；其中为实测加注流速；为对应实测主流速；
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2)PID-PWM控制器基于加注比例给定值与实际加注比例的偏差以及数字PID算法进行运算，获得控制电磁阀的时间占空比
权利要求
1.一种双泵多路高精度加注装置，其特征在于，包括控制器以及顺序连接在药剂罐和多路主流量管路之间的双泵机构、多路加注机构，所述多路加注机构的各加注机构与多路主流量管路的各主流量管路一一对应设置；所述药剂罐内安装液位计；双泵机构包括并联连接的常规加注泵支路和备用加注泵支路；常规加注泵支路包括常规加注泵以及与常规加注泵流体出口连接的止回阀；备用加注泵支路包括备用加注泵以及与备用加注泵流体出口连接的止回阀；多路主流量管路的每一条主流量管路均分别配置有一台主流量泵和主流量计；多路加注机构的每一个加注机构包括顺序连接的加注流量计、电磁阀以及止回阀；同时，双泵机构的流体出口通过回流机构与药剂罐连接，另外，双泵机构的流体出口与多路加注机构的连接管路上安装压力传感器；所述控制器为PLC控制器，该PLC控制器包括双泵控制模块以及电磁阀通断控制模块；电磁阀通断控制模块通过加注流量计以及安装在主流量分支输送管道上的主流量计所反馈的数据，自动地控制电磁阀的通断；双泵控制模块通过液位计、压力传感器、主流量泵以及主流量计所反馈的数据，自动地控制常规加注泵以及备用加注泵的动作。
2.根据权利要求1所述双泵多路高精度加注装置，其特征在于，所述药剂罐的流体出口通过过滤器与双泵机构的流体入口连接。
3.根据权利要求1所述双泵多路高精度加注装置，其特征在于，所述回流机构包括连接管道以及安装在连接管道上的安全阀，连接管道的两端分别与双泵机构的流体出口和药剂罐连接。
4.根据权利要求3所述双泵多路高精度加注装置，其特征在于，所述安全阀为安全溢流阀。
5.一种权利要求1所述双泵多路高精度加注装置的控制方法，其特征在于，包括加注双泵运行控制方法以及PID-PWM加注脉冲控制方法；其中所述的加注双泵运行控制方法，包括以下步骤(1)预设参数——在PLC控制器中预设双泵机构的工作压力下限值Ftlx、工作压力上限值Ftls、双泵机构中各加注泵的启动时间tQ 以及正常工作时间阀值tf; (2)启动设备一一启动任一台主流量泵，PLC控制器接收到该主流量泵的接触器辅助触点反馈的闭合信号时，启动双泵机构的任一台加注泵；(3)双泵控制——PLC控制器通过所接收到的加注泵启动时长、后所输出的启动压力值F。、在正常工作时间阀值tf内的实际工作压力值Fw以及该台加注泵的持续工作时间，自动控制双泵机构中两加注泵的运行状况；(4)关闭设备——关闭所有主流量泵，PLC控制器接收到多路主流量管路中所有主流量泵的接触器辅助触点反馈的关断状态信号时，制停双泵机构中的两台加注泵；(5)再次启动设备，使得主流量泵工作时，启动与步骤(4)中最后处于工作状态相对的另一台加注泵；所述的PID-PWM加注脉冲控制方法，包括以下步骤1)计算实际加注比例r=Va/Vm；其中为实测加注流速；Vm为对应实测主流速；2)PID-PWM控制器基于加注比例给定值与实际加注比例的偏差以及数字PID算法进行运算，获得控制电磁阀的时间占空比P，
6.根据权利要求5所述双泵多路高精度加注装置的控制方法，其特征在于，所述加注双泵运行控制方法的步骤(3)包括以下步骤a、测量加注泵启动时长、后所输出的启动压力值F0,并将启动压力值F0反馈到PLC控制器；b、PLC控制器将所接收到的启动压力值F0 与预设的工作压力下限值Ftlx、工作压力上限值Ftls进行比较若启动压力值F0始终低于压力下限值FQx，制停该台加注泵，同时启动另一台加注泵；若启动压力值F0介于压力下限值 F0x以及压力上限值Ftls之间，维持该台加注泵的正常运行；若启动压力值F。高于压力上限值Ftls，制停该台加注泵，结束设备运行；C、测量加注泵在正常工作时间阀值tf内的实际工作压力值Fw，并将实际工作压力值Fw反馈到PLC控制器；d、PLC控制器将所接收到的实际工作压力值Fw与预设的工作压力下限值Ftlx、工作压力上限值Ftls进行比较若实际工作压力值Fw低于压力下限值Ftlx，制停该台加注泵，同时启动另一台加注泵；若启动压力值F。介于压力下限值Ftlx以及压力上限值Fqs之间，维持该台加注泵的正常运行；若启动压力值F。高于压力上限值Ftls，制停该台加注泵，结束设备运行；f、PLC控制器检测到加注泵持续工作时间等于正常工作时间阀值、时，制停该台加注泵，启动另一台加注泵。
全文摘要
本发明公开了一种双泵多路高精度加注装置及其控制方法，包括控制器以及顺序连接在药剂罐和多路主流量管路之间的双泵机构、多路加注机构；双泵机构包括并联连接的常规加注泵支路和备用加注泵支路；双泵机构的流体出口通过回流机构与药剂罐连接；所述控制器为PLC控制器，该PLC控制器包括双泵控制模块以及电磁阀通断控制模块；电磁阀通断控制模块用于控制电磁阀的通断；双泵控制模块用于控制常规加注泵以及备用加注泵的动作。因此，本发明采用可靠的双泵控制方法，共用两台齿轮泵，均衡负载，互为备用，可靠性高；本发明采用基于PID-PWM加注脉冲控制方法的电磁阀通断控制，加注精度高，与主流量的同步性能好，能有效避免多加、漏加。
文档编号F17D3/12GK102230578SQ201110138469
公开日2011年11月2日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者叶彦斐, 王柏林 申请人:河海大学