平流泵的應用及產品的具體闡述

平流泵產品廣泛應用于石油勘探開發評價實驗、石油化工的催化反應、聚合反應、食品、制藥、液相色譜分析、超臨界萃取、分離、原子能科學、環境科學、工藝設備、實驗設備以及各種液體的微量送液等方面。

平流泵作為一種具有恒流、恒壓特性的精密流體機械,廣泛應用于石油、石化、制藥、精細化工等科學研究領域。在石油勘探開發中,平流泵是模擬地層流體動力參數的重要實驗設備。目前,國內生產的平流泵,通過使用發現它們并不“平流”,主要原因是輸出流量、壓力的控制精度低。國外的同類產品技術性能較好但價格昂貴。因此,研制開發高精度的平流泵更加具有重要的現實意義。為此,本文基于微處理技術,通過建立泵頭輸出的數學模型,采用先進的控制技術和步進電機驅動技術,提出了增強平流泵恒流、恒壓輸出性能的解決方案,實現了平流泵恒壓恒流的控制與穩定輸出。 

論文首先對平流泵的研發和應用背景以及國內外發展狀況作了簡要介紹,并闡述了課題的主要內容、技術路線及論文組織結構。其次,在介紹本課題的主體框架之后,詳細論述了本課題四個方面的內容:平流泵恒壓、恒流控制的理論基礎;基于ADuC831微處理系統設計;恒流控制模式和恒壓控制模式的研究與控制方法的實現以及步進電機驅動與控制電路設計。在基礎理論方面,詳細的介紹了在平流泵的控制中用到的理論知識,包括一元線性回歸模型、遞推zui小二乘辨識以及自適應控制理論;基于ADuC831微處理系統設計中,利用ADuC831內置的AD轉換器和PWM功能,實現了對壓力信號的采集和步進電機的轉速控制,所完成的脈沖分配電路設計,保證了步進電機具有良好的低頻和高頻特性;在恒流控制模式中,發現流量與電機轉速滿足一元線性回歸模型,經壓力校正后得到準確的步進電機轉速控制參數,通過調節步進電機的轉速對流量進行前饋控制,實現了平流泵的恒流輸出;恒壓控制模式設計中,運用遞推zui小二乘算法估計出泵頭的數學模型,利用這一模型在線計算出控制器的輸出,實現了平流泵壓力輸出的自適應PID控制。zui后通過對所設計的軟、硬件的集成,并與平流泵的機械部分結合進行組裝,樣機經實驗測試表明具有良好的恒壓恒流輸出特性,該產品已經應用于儀器儀表研究所的相關項目中。