[發明專利]一種壓差自動控制裝置及控制方法

在審

• 申請號: 201910342380.X
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN109976402A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 尹建國;趙貫甲;馬素霞
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

一種壓差自動控制方法和裝置，所述壓差自動控制裝置，包括泵體、活塞、活塞桿、電動執行機構、差壓傳感器或變送器、充氣閥、放氣閥、高壓氣源；差壓傳感器或變送器連接泵體和被測流體，其輸出信號用作壓差控制的反饋信號；放氣閥連接泵體和環境大氣，用于泵體快速降壓；充氣閥連接高壓氣源和泵體，用于泵體快速增壓；可設置多組不同通徑的充氣閥和放氣閥，實現不同的壓差調節速率；活塞可在電動執行機構的控制下改變位置以改變泵體容積，進而改變泵體內氣體壓力。本發明同時實現了壓差的快速調節和精密穩定控制，滿足了壓力高精度自動測量的需求。

技術領域

本發明涉及壓力自動控制和測量領域，具體涉及一種適用于差壓傳感器或變送器的壓差自動控制方法及裝置。

背景技術

流體熱物性研究中為了獲取不同狀態下流體的熱物理性質實驗數據，需要將被測流體置于某一恒溫環境（如液體恒溫槽或者空氣烘箱）內。高精度的壓力測量設備（如活塞式壓力計等）一般無法直接安裝在恒溫槽內，且使用溫度有限（壓力傳感器的使用溫度一般都低于100℃），因此，在壓力測量中都使用了帶遠傳裝置的差壓傳感器或變送器實現被測壓力的間接測量。其基本測量原理為在環境溫度下人為構造一個壓力源，通過差壓傳感器或變送器測量壓力源與被測流體的壓力差值，再由壓力傳感器或變送器測量得到壓力源的絕對壓力，最后計算得到被測壓力值。

在實際測量過程中需要不斷調節和控制壓力源的壓力，使其與被測流體的壓差值位于有效量程范圍內。目前通常的做法是通過高壓氣源向壓力源的充氣和壓力源的放氣來實現壓差的調節和控制，這種開關控制方法使得壓差的波動范圍過大。一方面，當差壓傳感器或變送器的有效量程范圍較小時會出現超量程的情況；另一方面，由于壓力傳感器的動態響應特性較差，快速的壓力波動會引入額外的測量誤差。因此，為了實現高精度的壓力測量，需要一種更為精密的壓差自動控制方法，并在此基礎上建立一種壓差自動控制裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種壓差自動控制方法，同時實現壓差的快速調節和穩定精密控制。

本發明的另一個目的在于提供一種壓差自動控制裝置，結合數字式壓力傳感器，可實現流體熱物性實驗研究中壓力的全自動高精度測量。

本發明的技術實施方案為：通過壓力源的充氣和放氣操作實現壓差的快速控制和粗調；通過改變壓力源的容積實現其與被測流體壓差的精密控制和穩定調節。其中，充氣和放氣操作通過自動閥門（如電動、電磁、氣動或者液壓閥門）控制；壓力源的主體為活塞泵，通過改變活塞的位置改變壓力源的容積，進而達到壓差的精密控制。

用于實現本發明的裝置如下：

一種壓差自動控制裝置，包括泵體、活塞、活塞桿、一組或多組自動閥門、電動執行機構、高壓氣源、差壓傳感器或變送器；所述活塞插入泵體內，并與活塞桿一端相連，活塞桿另一端與電動執行機構相連；泵體的端部連接一組或多組自動閥門，每組自動閥門的通徑不同；所述自動閥門兩個為一組，一個是用于放氣的放氣閥，入口連接到泵體，出口連通環境，用于泵體向環境放氣；另一個是用于充氣的充氣閥，入口連接到高壓氣源，出口連接到泵體，用于高壓氣源向泵體充氣；所述電動執行機構包括步進電機或伺服電機、減速器、推力軸承、聯軸器和滾珠絲桿傳動結構；差壓傳感器或變送器一端連接被測壓力，一端連接泵體。

所述自動閥門包括電動閥、電磁閥、氣動閥、液壓閥中的一種或任意幾種。

本發明根據實際使用情況采用多組不同通徑的自動閥門，可實現不同速率的壓差控制，當壓差需要快速調節時也能滿足壓力測量的要求；本發明將充放氣的開關控制和活塞容積調節相結合，同時實現了壓差的快速調節和精密穩定控制。

附圖說明

圖1為本發明中一種壓差自動控制裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的說明：