專利名稱：隔膜泵單向閥故障自動診斷方法及其所采用的裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬隔膜泵自動化控制領域，尤其涉及一種隔膜泵單向閥故 障自動診斷方法及其所采用的裝置。
背景技術：
目前在隔膜泵巿場，無論是進口產品還是國產設備，均無隔膜泵 單向閥故障自動診斷功能，由于設備易損件壽命相對較短，在接近使
用壽命的前期，單向閥內的閥錐、閥芯會被流體沖刷發生泄漏；或者 由于意外原因導致設備的閥錐出現卡閥、斷閥現象。而發生這些故障 時，操作人員無法及時發現，即使發現也只能靠熟練維護工人去人工 猜測故障點，無法做到排除故障的及時性、準確性。這些故障都會造 成設備壓力和流量波動，引起設備震動，影響設備壽命，或對輸送管 路造成破壞，在某些關鍵領域如化工企業甚至會對周圍事物構成重大 安全威脅。
發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種在隔膜泵出現 閥錐、閥芯泄漏或者閥錐出現卡閥、斷閥現象后，通過故障診斷，能 自動在第一時間對操作人員發出報警信號的隔膜泵單向閥故障自動 診斷方法及其所采用的裝置。為達到上述目的，本發明可依如下方式實現 隔膜泵單向閥故障自動診斷方法，可依如下步驟進行A) 若處于喂料行程，確定采樣位置，對隔膜室分別進行狀態信 號采集；對采集值進行存儲、運算；當運算值大于設定值時，認定排 料閥泄露；B) 若處于排料行程，確定采樣位置，對隔膜室分別進行狀態信 號采集；對采集值進行存儲、運算；當運算值大于設定值時，認定喂 料閥泄露；與上述診斷方法相對應的隔膜泵單向閥故障自動診斷裝置，它包 括開關量采集部分、模擬量采集部分、繼電器隔離部分、隔離放大 部分、PLC及報警部分；所述開關量采集部分采集的信號經繼電器隔 離部分隔離后送入PLC的輸入端口 ；所述模擬量采集部分采集的信號 經隔離放大部分隔離放大后送入PLC的輸入端口 ；所述PLC輸出端口 輸出的信號傳至報警部分的輸入端口 。作為一種優選方案，本發明在報警部分的輸入端口及PLC輸出 端口間可配有繼電器隔離部分;所述PLC輸出端口輸出的信號經繼電 器隔離部分隔離后傳至報警部分的輸入端口 。作為另一種優選方案，本發明所述開關量采集部分包括三個接 近開關；所述模擬量采集部分可包括四個壓力變送器。作為第三種優選方案，本發明所述PLC可包括主芯片及擴展單元 部分。本發明在隔膜泵單向閥發生故障后，在很短時間內就能對操作人員發出報警信號，做到了排除故障的及時性；通過系統診斷，本發明 會精確到哪一個單向閥內件出了泄漏或者卡閥、斷閥故障屬于哪一 類，從而做到了排除故障的準確性。無論對于隔膜泵設備本身還是對 整個工藝系統都有一個保護功能，避免了由于單向閥故障而造成的損 失。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。本發明 的保護范圍將不僅局限于下列內容的表述。 圖1為本發明自動診斷方法程序流程圖2為本發明隔膜泵正常運行時， 一個周期T內推進液壓力波 形圖3為本發明整體裝配示意圖； 圖4為本發明電路原理框圖； 圖5為本發明PLC信息流程圖； 圖6為本發明具體電路原理圖。
具體實施例方式
如圖l所示，隔膜泵單向閥故障自動診斷方法，可依如下步驟進 行A)若處于喂料行程，確定采樣位置，對隔膜室分別進行狀態信 號采集；對采集值進行存儲、運算；當運算值大于設定值時，認定排 料閥泄露；B)若處于排料行程，確定采樣位置，對隔膜室分別進行 狀態信號采集；對采集值進行存儲、運算；當運算值大于設定值時， 認定喂料閥泄露。如圖2所示，設推進液壓力為P,假設隔膜泵的入口壓力為l公 斤，出口壓力為100公斤，隔膜泵在正常運行情況下， 一個周期T 內(即接近開關旋轉一周)推進液壓力的波形如圖2所示，隔膜泵正 常運行時前半個周期是排料過程，推進液壓力P在短時間內上升為 IOO公斤(即出口壓力)，并保持一段時間；后半個周期是吸料過程， 推進液壓力P在短時間內下降為l公斤(即入口壓力)，并保持一段 時間。設隔膜泵在排料時推進液壓力P值的范圍在70 100公斤，即 P〉70公斤，對應的信號值為A，程序中計數器S1輸入端的信號狀態 由"0"變為"1"，則輸出端的信號狀態為"1";設隔膜泵在吸料時 推進液壓力P的范圍在1 3公斤，即P〈3公斤，對應的信號值為B， 程序中計數器S2輸入端的信號狀態由"0"變為"1 "，計數器加"1"; 接近開關每轉一周，信號被檢測一次，計數器被復位，計數值被置零， 因此，隔膜泵在運行的整個過程中，S1輸出端的信號狀態為"1"、"0"， 并交替出現，S2輸出端的信號狀態為"0"、 "1"，并交替出現。若假 設隔膜泵在連續運轉五個周期，Sl計數值等于5，則證明推進液壓力 P值總保持在P〉70公斤范圍內，由此判斷出料閥出現卡閥、斷閥機 械故障；同理，若假設隔膜泵在連續運轉五個周期，S2計數值等于5， 則證明推進液壓力P值總保持在P<3公斤范圍內，由此判斷入料閥出 現卡閥、斷閥機械故障。
如圖4所示，隔膜泵單向閥故障自動診斷裝置，包括開關量采 集部分、模擬量采集部分、繼電器隔離部分、隔離放大部分、PLC及 報警部分;所述開關量采集部分采集的信號經繼電器隔離部分隔離后送入PLC的輸入端口 ；所述模擬量采集部分采集的信號經隔離放大部分隔離放大后送入PLC的輸入端口 ；所述PLC輸出端口輸出的信號傳 至報警部分的輸入端口 。本發明在報警部分的輸入端口及PLC輸出端 口間配有繼電器隔離部分;所述PLC輸出端口輸出的信號經繼電器隔 離部分隔離后傳至報警部分的輸入端口。本發明所述開關量采集部分 包括三個接近開關。所述模擬量采集部分包括四個壓力變送器。所述 PLC包括主芯片及擴展單元部分。如圖3， l.出料閥箱；2.隔膜腔；3.隔膜；4.推進液油；5.進料閥箱。每個隔膜室輸送料漿分為兩個階段1、排料行程；2、吸料行 程。在排料行程中，要克服管道內料漿自重、慣性和料漿與管道內壁 的摩擦力作用，通過推進液油傳遞壓力，打開出料口單向閥，將隔膜 腔內的物料排出。這個階段隔膜腔內的推進液油壓力會呈上升的趨 勢，而且在單向閥打開瞬間達到最大并持續到該結束，在行程前死點 處停止排料，隨后開始吸料。在吸料行程中，隔膜室內容積變大并借 助喂料壓力將進料單向閥打開，進料管中的料漿充入隔膜室。在行程 后死點處停止吸料，進入排料行程。如此循環。 一、泄漏故障狀態1、出料端單向閥泄露；2、進料端單向閥泄露。從工作原理分 析，假設單向閥處于損壞密封不好狀態。(l)出料端單向閥受損時，在 吸料行程中，排出的部分料漿在管路壓力作用下通過出料端單向閥泄 漏點返回隔膜室，表現為在吸料時間內隔膜室內壓力高于正常喂料壓 力。(2)吸料端單向閥受損時，由于排料管道內的壓力遠遠大于進料壓力，所以在排料過程時一部分物料會通過吸料端單向閥泄漏點被推回
進料管路，表現為在吸料時間內進料補償罐內壓力有較大波動或高于
正常喂料壓力。
二、卡閥、斷閥故障狀態
若某隔膜室進料閥出現卡閥、斷閥故障，根據料漿輸送原理，
隔膜室內壓力一直為正常喂料壓力；若出料閥出現卡閥、斷閥故障， 則隔膜室內壓力一直為出料工作壓力。
本發明在隔膜室上安裝檢測器件，實時監測隔膜腔內的推進液油 壓力的變化范圍，判斷單向閥完好狀態，并且通過報警提示或電控畫 面顯示告知操作者進行相應的維護工作。 本發明測試監控電路由三部分組成
1、 原始信號采集，包括測試曲拐軸位置的三個接近開關，檢測 三個隔膜室和一個進料補償倉喂料壓力的四個壓力變送器。
2、 輸入的電信號隔離。在這里涉及兩種電信號， 一種是接近開
關提供的代表斷開和閉合兩種狀態的低電平和高電平信號；另一種 是由壓力變送器提供的4-20mA的模擬量信號。由于電信號不同，采
用隔離處理的目的和方法也不相同。對于第一種開關量信號，由于信 號只有兩種狀態，它要隨著設備運轉過程中曲軸的轉動角度而變化， 那么在開和斷的兩個狀態切換瞬間必然要產生電信號的抖動，而這種 抖動勢必會影響到控制單元的判斷。另一方面，原始電信號的傳輸線 路是從設備的檢測點直接引入電氣控制箱的，那么敷設在設備外壁的 信號線很容易引入其他有危害的信號，這樣的危險信號如果沒有信號隔離元件的存在，就會直接燒毀可編程控制器(簡稱PLC)的I/O點。 而對于第二種模擬量信號的隔離，除了要避免外電路的危險信號外， 更主要的是能夠起到信號放大的作用。模擬量信號在線路中傳輸的過 程受線路阻抗的影響中勢必要有衰減，而PLC的模擬量采集單元對信 號的分辨能力是有限的，因此我們需要在回路中添加隔離放大器。3、 可編程控制器(簡稱PLC)。他是一種針對工業控制的集信號 采集、隔離、刷新、鎖存和數據計算等多種功能為一體的電子控制裝 置。很多電氣公司都有代表產品，本次應用的是西門子公司生產的 S7-200系列。他的信息流程如圖5。在用戶程序的運行過程中不斷重 復的執行1/0刷新。4、 輸出的電信號隔離。輸出的電信號只有指示是否有故障的開 關信號，這些信號直接送給隔膜泵的控制中心，通過隔離繼電器把外 部電路與PLC輸出回路隔離，保護PLC輸出點的安全。如圖6所示，繼電器采用松下公司生產的AHNA21+AHN211Y2及 AHNA21+AHN20024;變送器采用昆侖海岸公司生產的KLM-3111; PLC 采用西門子公司生產的CPU224AC/DC/RLY; PLC擴展模塊采用西門子 公司生產的EM231。
權利要求
1、一種隔膜泵單向閥故障自動診斷方法，其特征在于，可依如下步驟進行A)若處于喂料行程，確定采樣位置，對隔膜室分別進行狀態信號采集；對采集值進行存儲、運算；當運算值大于設定值時，認定排料閥泄露；B)若處于排料行程，確定采樣位置，對隔膜室分別進行狀態信號采集；對采集值進行存儲、運算；當運算值大于設定值時，認定喂料閥泄露。
2、 按照權利要求l所述隔膜泵單向閥故障自動診斷方法所采用 的裝置，其特征在于，包括開關量采集部分、模擬量采集部分、繼 電器隔離部分、隔離放大部分、PLC及報警部分；所述開關量采集部分采集的信號經繼電器隔離部分隔離后送入PLC的輸入端口 ；所述模擬量采集部分采集的信號經隔離放大部分隔離放大后送入PLC的輸 入端口；所述PLC輸出端口輸出的信號傳至報警部分的輸入端口。
3、 根據權利要求2所述的隔膜泵單向閥故障自動診斷裝置，其 特征在于:在報警部分的輸入端口及PLC輸出端口間配有繼電器隔離 部分;所述PLC輸出端口輸出的信號經繼電器隔離部分隔離后傳至報警部分的輸入端口。
4、 根據權利要求2或3所述的隔膜泵單向閥故障自動診斷裝置， 其特征在于所述開關量采集部分包括三個接近開關。
5、 根據權利要求4所述的隔膜泵單向閥故障自動診斷裝置，其特征在于所述模擬量采集部分包括四個壓力變送器。
6、 根據權利要求5所述的隔膜泵單向閥故障自動診斷裝置，其 特征在于所述PLC包括主芯片及擴展單元部分。
全文摘要
本發明屬隔膜泵自動化控制領域，尤其涉及一種隔膜泵單向閥故障自動診斷方法及其所采用的裝置；其中診斷方法可依如下步驟進行A)若處于喂料行程，確定采樣位置，對隔膜室分別進行狀態信號采集；對采集值進行存儲、運算；當運算值大于設定值時，認定排料閥泄露；B)若處于排料行程，確定采樣位置，對隔膜室分別進行狀態信號采集；對采集值進行存儲、運算；當運算值大于設定值時，認定喂料閥泄露。診斷裝置包括開關量采集部分、模擬量采集部分、繼電器隔離部分、隔離放大部分、PLC及報警部分；本發明在隔膜泵單向閥發生故障后，在很短時間內就能發出報警信號，避免了由于單向閥故障而造成的損失。
文檔編號F04B51/00GK101408166SQ200710157429
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月12日 優先權日2007年10月12日
發明者張月坤, 李曉峰, 楊宏權, 麗 王, 顏召彬 申請人:中國有色集團沈陽冶金機械有限公司