一、概述

恒速恒壓泵是一種高壓柱塞泵，主要用于計量、石油和化工領域中的流體驅替、計量控制，是計量、巖芯分析實驗及相關研究工作的重要實驗裝備。是一種為科研和小型生產裝置提供高精度的流體和壓力源的智能型儀器，廣泛應用于石油、科研單位試驗工作中對液體進行加壓、排液以及壓力試驗、壓力跟蹤等場合，具有恒速、恒壓兩種工作模式以及相應模式下的多種不同工作方式。處于恒速工作模式時，能給用戶連續不斷的提供恒定流速無脈沖的液體，同時自動檢測兩泵筒體內的壓力、流量信號，并具有壓力保護功能；處于恒壓工作模式時，能保證兩個泵筒體內的壓力恒定，可以為用戶提供壓力恒定的液體動力源。

圖1 恒速恒壓泵

二、生產工藝

恒速恒壓泵主要由高壓柱塞泵泵體、絲杠傳動機構、齒輪傳動機構、氣動閥、儲液罐、伺服電機及驅動器等部分組成。恒速恒壓泵分為單泵和雙泵，本文主要講述雙泵。恒速恒壓雙缸泵主要分為單缸運行、雙缸串聯和雙缸并聯三種工作模式，每一種工作模式可分為恒流和恒壓兩種工作方式。

1）單缸運行的工作原理如下：以A泵運行為例，顯示A泵各項參數，對A泵進行進退泵操作。A泵進泵，A泵出口閥打開，A泵吸口閥關閉，壓力達到保護壓力時停泵，位置達到上限位時停泵。A泵退泵，A泵出口閥關閉，A泵吸口閥打開，位置達到下限位時停泵。若A泵有壓力，退泵時A泵吸口閥要在壓力退至零時打開。進退泵可實時進行切換，B泵單缸運行同A泵。

圖2  單缸運行的工作原理

雙缸運行的工作方式是運用最多也是最重要形式，即雙缸串聯恒壓和雙缸串聯恒流，兩個缸體相互配合和切換，以達到連續供液的目的。

2）雙缸串聯恒壓模式。先把兩個泵退到底，兩個泵都退泵時，兩個吸口閥都打開，兩個出口閥都關閉，任何一個泵體到底后都需等待10秒鐘，以利于液體充分吸入泵中，然后關閉吸口閥，進入準備工作狀態。以A泵先啟動為例，A泵出口閥打開并進泵，B泵實時跟蹤A泵壓力。當A泵運行至上限位時開始換泵，B泵出口閥打開，A泵出口閥關閉，由B泵提供壓力恒定的動力源。A泵退泵，當A泵中壓力減小至零時，打開A泵進口閥，繼續退泵（A泵退泵速度要大于B泵進泵速度）吸液，A泵退至下限位后停泵并等待10秒鐘，然后關閉其吸口閥。然后A泵開始跟蹤B泵壓力（要確保在完成這一過程時B泵未到上限位）。當B泵運行至離上限位時，開始換泵，過程同A泵切換到B泵一樣。這樣就進入循環換泵狀態，可達到恒壓連續出液的目的；

圖3 雙缸串聯恒壓模式

3）雙缸串聯恒流模式。以A泵先啟動為例，A泵出口閥打開并進泵，B泵實時跟蹤A泵壓力。當A泵運行至離上限位還有10mm時開始換泵，B泵出口閥打開，A泵開始減速，B泵同時加速。A泵速度為零時，B泵達到設定值，此時關閉A泵出口閥，A泵退泵，A泵壓力為零時打開A泵吸口閥（A泵退泵速度要大于B泵進泵速度）。A泵退至下限位停泵，等待10秒鐘關閉A泵吸口閥，然后A泵開始跟蹤B泵壓力（要確保在完成這一過程時B泵未到上限位）。當B泵運行至離上限位還有10mm時，開始換泵，過程同A泵切換到B泵一樣。這樣就進入循環換泵狀態，可達到恒速連續出液的目的。

三、基于匯川綜合產品的控制系統方案

圖4 匯川控制系統架構圖

該系統使用IT5070T來設置泵的壓力上限值、吸液速度、排液速度、工作模式選擇，并顯示流量及壓力等參數。采用H2U-1616MT-XP來進行整個系統的控制，恒速模式主要是保證流量恒定即保證伺服轉速恒定，恒壓模式主要是通過PLC的PID控制伺服轉速來保證壓力恒定。4AD主要用來檢測缸內壓力值。

四、匯川控制系統的優勢

1. IS620P高低速性能優異：

此設備伺服最低轉速只有1rpm，對伺服低速性能要求高，在轉速超過3000轉也可以穩定運行。

2.PLC的PID算法響應快

該系統通過PLC的PID輸出控制伺服轉速來控制缸內壓力穩定，壓力跟蹤誤差小于0.01MPa。

3.全系列匯川產品，兼容性好，維護方便。