基本信息
- 项目名称：
- 基于工作液流本身的远端断续用液泵站节能运行自动控制装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 供液泵站离用液地点一般较远，多为满负荷与卸荷交替连续运行，工作端用液往往是断续的，泵站大部分时间在无功运行，浪费能源，磨损设备。针对上述情况和泵站现有控制方式的不足，设计开发基于液流本身的远工作端断续用液泵站节能运行自动控制装置，采用自主设计的液流传感器和压力传感器，并结合两路液位检测装置及单片机控制系统，能自动识别工作端断续用液工况，使泵站按断续用液时间自动运行或停止，实现对泵站的自动控制。
- 详细介绍：
- 本作品提出基于液流本身、不增加移动部件和线路来实现泵站运行控制的方案，设计出串接在用液管道中的液流传感器和压力传感器，并结合两路液位检测装置与单片机控制系统构成基于液流本身的远工作端断续用液泵站节能运行自动控制装置，其中液流传感器、压力传感器和两路液位检测装置的输出端经检测电路与单片机控制系统的输入端连接，单片机控制系统的输入端连接有用于参数设定的四键盘输入器，单片机控制系统通过交流和直流控制信号输出端与泵站驱动电机的控制设备连接。应用本装置可以自动实现随用液工况控制泵站的运行状态，保证在正常随时使用供液泵站及使用习惯不变的前提下，不增加移动部件和线路来自动识别工作端面断续用液工况，使泵站能按断续用液时间自动运行和停止，对提高工作效率和节约能源具有显著的效果。可广泛应用于矿山、船坞、园林以及各类工程机械的远工作端断续用液泵站中。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.发明目的：在工业生产和日常生活中，常使用高压液流来工作，工作端用液往往是断续的，泵站大多数时间在无功运行，造成能源浪费、设备无功磨损。由人工来回手动控制泵站的运行，劳动强度大，工作效率低。采用电缆连接或通讯连接方式控制泵站运行，需增加移动部件和线路。针对上述问题，设计一套基于液流本身的泵站自动控制装置，使供液泵站能按工作端断续用液时间自动运行或停止。 2.基本思路：提出基于液流本身实现泵站自动控制的思路，设计液流传感器和压力传感器，并结合两路液位检测装置与单片机控制系统，构成可根据用液工况自动控制泵站运行的装置。 3.创新点：（1）基于液流本身的泵站高效节能自动控制。（2）自主设计液流传感器和压力传感器。（3）结构紧凑，安装使用方便。 4.技术关键：（1）硬件设计。硬件设计包括传感器设计，检测电路设计和单片机控制系统设计。（2）软件开发。单片机控制系统软件包括初始程序、延时程序、数据采集实时控制程序、键盘输入及处理程序、显示子程序等。（3）软硬件有机结合。检测与控制电路的各功能模块通过单片机软件编程控制。软硬件有机结合，性能相互匹配。 5.技术指标： （1）控制方式：自动开、停控制，变级、变频控制；（2）传 感 器：液流传感器，压力传感器，两路液位检测装置；（3）额定电压：AC36V，由隔爆开关提供；（4）额定电流： AC 8～200A；（5）流量范围：5~125L/min；(6)额定压力：31.5MPa;(7)液管直径：Ф13、Ф16、Ф19和Ф25等快速接头。
科学性、先进性
- 供液泵站作为一种主要动力装置已广泛应用于工业生产和日常生活中，先进的泵站自动控制技术是实现其高效节能运行的重要手段。近年，国内有企业开发了不同形式的液压泵站自动控制系统，这些系统一般采用电缆连接或通讯连接方式来实现泵站的远程控制，现场使用不便，特别在有防爆要求的特殊工作环境中，安装难度大且不安全。针对这种情况，本研究小组开发的泵站节能运行自动控制装置，可以自动实现随用液工况控制泵站的运行状态，其科学性和先进性主要表现在以下三个方面： （1）基于液流本身的泵站高效节能运行控制。采用基于液流本身来实现泵站运行控制，克服了通过增加移动部件和线路来实现泵站运行控制造成使用不便的缺陷。 （2）自主设计的液流传感器、压力传感器。采用无触点非接触磁感应方式，直接串接在用液管道中，实现对液流断续状态和液流压力的检测。 （3）结构紧凑、安装使用方便。安装时对原系统不作任何改变，结构紧凑、工作可靠、使用维护方便。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品于2011年3月获第四届“挑战杯”湖南科技大学大学生课外学术科技作品竞赛特等奖 。
作品所处阶段
- 已制作出样机,并已经调试通过。
技术转让方式
- 可通过合资、合股等方式进行技术转让与合作
作品可展示的形式
- 实物、现场演示、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.使用说明：打开接线腔盖板，按规定接好电源线和控制线，并按要求连接好系统管路；打开隔爆开关接线腔，将防爆开关打到断电位置。系统上电后，将转换开关打到自动控制档，通过控制电路上的四个按键可以分别进行延时停机时间的设定，传感器类型的选择以及监控压力限值的设定，参数设定后，该装置将实现对供液泵站的自动控制。 2.技术特点：采用基于液流本身实现泵站运行控制的方案，设计液流传感器和压力传感器，并与单片机控制系统构成基于液流本身的泵站自动控制装置。 3.推广前景的技术性说明：本作品由于可以通过不增加移动部件和线路来自动识别工作端面断续用液工况，安装时无需对原系统做任何改变，结构紧凑、工作可靠。可广泛应用于矿山、船坞、园林以及各类工程机械的远工作端断续用液泵站中。 4.市场分析及效益预测：以其应用于一台电机功率为37千瓦的泵站为例，一年可节约电费约18720元。按减少的无功运行时间折算，一台泵站可延长服务约5年，设备折旧费和维修费减少约2000元。全年可节省开支2万元以上。
同类课题研究水平概述
- 在工业生产和日常生活中常使用工作端离供液泵站有一定距离的高压液流来工作，如矿业工程中的液压支柱充液、船坞码头维修的舰船污垢清洗、园林绿化的农药喷洒与浇灌。这种情况下工作端用液往往是断续的，为节约能源和减少设备磨损，在工作端停止用液时需要泵站停止或低速运行，在工作端开始用液时泵站能随即启动或高速运行。由于操作人员在远离泵站的工作端进行作业，特别是在环境恶劣、行走不便的矿山井下，或者用液断续变化频率高时，靠操作人员从工作端到泵站之间来来回回手动控制泵站运行极为不便，工作效率低。 近年，国内有企业开发了不同形式的液压泵站自动控制系统，但一般情况下，这些系统采用电缆连接或通讯连接方式来实现工作端与供液泵站的远程控制，现场使用极为不便，特别在矿山井下有防爆要求的特殊工作环境中，采用电缆连接或通讯连接方式难度较大且不安全，而且需要的传感器结构复杂、成本高，且拖动液压泵的电机不受其控制。也有采用检测液压系统压力和配置蓄能器的方法实现控制的，这种方法在停机后如果恢复用液，则不能保证每个用液设备都工作在液压泵站的额定压力下，特别是矿山井下的支护工作中，支柱达不到初撑力及产生不安全因素，影响其安全生产。 本作品采用基于液流本身来实现泵站运行控制方案，克服了通过增加移动部件和线路来实现泵站运行控制造成使用不便的缺陷。可以保证在正常随时使用供液泵站及使用习惯不变的前提下，不增加移动部件和线路来自动识别工作端面断续用液工况，使泵站能按断续用液时间和压力自动运行和停止。安装时无需对原系统做任何改变，不影响原供液系统的正常运行，而且结构紧凑、工作可靠、使用维护方便。具有高效节能、工作效率高、成本低、使用方便可靠、设备故障率低和性价比高等优点，易为广大使用者接受，有着广泛的应用前景。
