[发明专利]一种无传感器的间歇式流体自动定量投加方法

说明书

本发明公开了一种无传感器的间歇式流体自动定量投加方法，针对石油、化工、水处理、食品、制药、环保等领域的流体间歇式自动投加要求，基于无传感器矢量控制估计驱动电机转子转角θ和角速度ω，在此基础上分两阶段确定进行标定，确定驱动电机每转一圈的体积V_r1、V_r2参数，然后根据定量投加体积V_Q，确定所需电机圈数N_Q，进而实现流体的无传感器间歇式自动定量投加。

技术领域

本发明涉及一种流体的间歇式自动定量投加技术，特别是无传感器情况下流体的间歇式定量投加方法。

背景技术

流体的间歇式定量投加普遍存在于石油、化工、水处理、食品、制药、环保、液态施肥等领域。由于待投加流体一般为腐蚀性酸碱液，因此，实现这一过程的低层设备通常是往复式隔膜计量泵，为了降低成本通常采用三相异步电机驱动。如图1所示，驱动电机(三相异步电机)1的转轴通过蜗杆2与蜗轮3组成的减速机构减速换向，蜗轮3带动曲柄4同步旋转，曲柄4通过连杆5带动隔膜6做水平往复运动，一个冲程的容积变化量用图1中虚线包围的区域9表示。隔膜6右移，隔膜腔10容积增大，在负气压的作用下，入口阀7打开，出口阀11关闭，从而将待加流体从容器吸入隔膜腔；隔膜6左移，隔膜腔容积减小，在正气压的作用下，入口阀7关闭，出口阀11打开，从而将隔膜腔内的流体排出。

计量泵流量调节原理有如下有两种方式：

(一)调节隔膜行程

这种方式三相交流电的频率固定为50Hz，可通过安装在泵体上的调节手轮来调节隔膜行程。通过手轮调节曲柄半径r,可调节每个冲程隔膜腔容积变化量ΔV，而ΔV∝r，即

ΔV＝f(r) (1)

设冲程频率正比于三相交流电的频率，设其为f_r，则流量

Q＝3600ΔV·f_r (2)

(二)调节隔膜往复运动的频率

这种方式曲柄半径r固定，每个冲程隔膜腔容积变化量ΔV也固定，但三相交流电的频率可变，因此，隔膜往复运动的频率可变。通过工业计量泵专用数字变频控制器来改变三相交流的频率f来调节驱动电机转速，电机转速n与频率f具有如下关系：

式中p为磁极对数，δ为旋转磁场与定子之间的转差率，一般为1～3％。流量与转速有如下关系

式中，λ为传动比。

通过上述方法，可调节流量大小，只能实现连续投加。按上述两种方法，为了实现间歇式定量投加，只能根据不太准确的流量大小，大致估算一个时间，投加时间到了采用交流接触器切断交流电，使驱动电机停止运行。当需要投加时，重新启动电机。显然，这种手动启停方式无法满足现代生产过程中间歇式自动精确定量投加的工艺要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种无传感器的间歇式流体自动定量投加方法，其特征在于：基于无传感器矢量控制估计转子转角θ和角速度ω，根据能否检测到反电动势，分两阶段进行标定，确定电机每转一圈的体积V_r1、V_r2参数，然后根据定量投加体积V_Q，确定所需电机圈数N_Q，实现定量投加；体积V_r1、V_r2参数分别是检测不到反电动势，或检测到反电动势，电机转动一圈的流量体积。

进一步的，按如下步骤进行标定：

步骤1