計量泵的(de)基(jī)本(běn)原理和控制方法探讨

一、概述

　　計量泵作爲流(liú)體細密計量與投加的(de)抱負設置裝備部署，計量泵現在已被(bèi)廣泛地(dì)應用于包羅制藥、食品飲料和煤油化(huà)工行業在内的各個範疇，在工藝曆程擔負着強腐化性、迫害性、高粘性和高壓介質的計量添加使命。經過淩駕半個世紀的實踐應用和技(jì)能革新，現在計量泵已經進入其高速(sù)增恒久。現在，成(chéng)熟的動力驅動方法和液體運送端(泵頭)質料技能使得新型計量泵險些可以完成運(yùn)送(sòng)任何通(tōng)例和特别介質的要求，其事情(qíng)壓力和容(róng)量亦能滿意産業生産的絕大多數要求。

　　随着人們對生産工(gōng)藝曆(lì)程指标和主動化水平要求的廣泛進步，作爲化學藥劑計量和添加關(guān)鍵的(de)終極實(shí)行機構，計量泵的(de)甯靜性和可控制性(xìng)變得日益重要起來。煤油(yóu)化工等行業向來以生産曆程的高度主動化而著稱，也是集散式(shì)、漫衍式和智能式盤算(suàn)機控制(zhì)體系應用最廣泛(fàn)的範疇之一(yī)，因而(ér)要求與之相配套的實行器——計量泵亦要具備機動多樣的控制模式，可(kě)以方便地與盤算機體系構成種種控制回路，實現更龐大更準确的曆(lì)程控制。爲适應這一新的趨向，國際(jì)上聞名的計量泵制造商如德國普羅名特公司在包(bāo)管其産物傳統性能繼承領天賦下的同時，借助于嵌入衰落處理器(qì)體系，将多種調治控制功效和(hé)數據通訊協議整合到計量泵(bèng)中，真正實現了從沖程頻率到沖程長度(dù)的雙維調治，使其産物成爲天下首創的智能細密計量泵。

　　二、計量泵的根本領情(qíng)原(yuán)理

　　衆所周知(zhī)，計量(liàng)泵重要由動(dòng)力驅動、流體運送(sòng)和調治控制三部(bù)門構成。動力驅動裝置經過機器(qì)聯杆體系動員流體(tǐ)運送隔閡(活(huó)塞)實現往複生動：

　　隔閡(活塞)于沖程的前半周将(jiāng)被運送流體吸(xī)入(rù)并于後半(bàn)周(zhōu)将流體排擠泵頭;以是，轉變沖(chòng)程(chéng)的往複生動頻率或每一次(cì)往複生動的沖程長度即(jí)可達至調治省體運送量之目标。細密的加工精度(dù)包管了每次泵(bèng)出量進而實現被運送介質的細密計量。因其動力驅動和(hé)流體運送方法的差别，計量泵可以大抵分别成柱塞式和隔閡(hé)式兩大種類。

　　2.1、柱(zhù)塞式計量(liàng)泵

　　重要有平凡有閥泵和無閥泵兩(liǎng)種。柱塞式計量泵因其(qí)布局簡樸和耐高溫高壓等長處而被廣泛應用于煤油化工範疇。針(zhēn)對高粘度介質(zhì)在高壓力工況(kuàng)下平凡柱塞泵的不(bú)敷，一種無閥旋轉柱塞式計量泵受到愈來愈多的器重，被廣(guǎng)泛應(yīng)用于糖漿、巧克力和煤油添加劑等(děng)高粘度介質的(de)計量添加。因被計量介質和泵内潤滑劑之間無法實(shí)現完全(quán)斷絕這一布局性缺點，柱(zhù)塞式計量泵在高防污染要求流體計量應用中受到諸多限定。

　　2.2、隔閡式計量泵

　　顧(gù)名(míng)思義，隔(gé)閡式計量泵利用特(tè)别計劃加工的柔性(xìng)隔閡代替活塞，在驅(qū)動機構作用(yòng)下實現往複生動，完成(chéng)吸入-排擠曆程(chéng)。由于隔閡的斷絕作(zuò)用，在布(bù)局上真正實(shí)現了被計量流體與(yǔ)驅動(dòng)潤滑機構之間的斷絕。高科技的布局計劃和新(xīn)型質料的選用已經大猛進步了隔閡的利用(yòng)壽命，加上複合質料優秀的耐腐化特性，隔閡(hé)式計量泵現在已(yǐ)經成爲流體計量應(yīng)用中的主力泵型。在隔閡式計量泵家屬成員裏，液力驅動式(shì)隔閡泵由于接納了液(yè)壓油勻稱地(dì)驅(qū)動隔閡，降服了機器直接驅動方法下泵隔閡受(shòu)力太過會合的缺點，提拔了隔(gé)閡壽命和事情壓力上限。爲了降服單隔閡式計量泵大概出現的因隔閡破壞(huài)而(ér)造成的事情妨礙，有(yǒu)的計量泵配備了隔閡破(pò)壞(huài)傳感(gǎn)器，實現隔閡破碎時主(zhǔ)動連鎖掩(yǎn)護;具(jù)有雙(shuāng)隔閡布局泵頭的計量進一步(bù)進步了其甯靜性，得當對甯靜掩護特别敏感的應用場所。

　　作(zuò)爲隔(gé)閡式計量泵的一種，電磁驅動式計量泵以電磁鐵産生脈動驅動力，免(miǎn)卻了(le)電機和變速機構，使得體系小(xiǎo)巧緊湊，是小量程低壓計量泵的重要分支。

　　現在，細(xì)密計量泵技能(néng)已經非常(cháng)成熟，其流體計(jì)量運送本領最大可(kě)達0-100，000l/h，事情壓力最高達4000 bar，事情範圍(wéi)籠罩了産業生産全部範疇的要求。

　　三、計量泵的控制(zhì)

　　計量泵每一次的(de)流體泵出量決定了其計量容量。在肯定(dìng)的有效隔閡面積下，泵的輸出流體的體積流量正(zhèng)比與沖程長度L和沖程頻率F：V∝A*F*L

　　在計量介質和事情壓(yā)力确定環境下，通過調治(zhì)沖程長度L和沖程頻率F即可實現對(duì)計量泵輸出的(de)雙維調治。

　　隻管沖程長度和頻(pín)率都可以作爲(wèi)調治變量，但在工程應(yīng)用中一樣通常将沖程長度視爲(wèi)粗調變量，沖程頻(pín)率爲細調變量：調治沖程長度至(zhì)肯定值，然後通過轉變其頻率(lǜ)實現精緻調治，增長調(diào)治(zhì)的機動性。在相對簡樸的應用場所(suǒ)，亦(yì)可以手動設置沖程長度，僅(jǐn)将沖(chòng)程頻率作爲調(diào)治(zhì)變量，從而簡化體系設置裝備部署。

　　3.1、常範圍仿/開關信(xìn)号調治方法

　　曆程控制應用中廣泛接(jiē)納0/4-20mA模仿電流信号作爲傳感器、控(kòng)制器和實行機構間(jiān)信号互換的尺度，具(jù)有外控功(gōng)效的計量泵亦重要接納這種方法(fǎ)，實現對沖程頻率和沖程頻率的外部調治。

　　位置式伺服(fú)機構是實(shí)現沖程長度調治的最廣泛方法。一體化的(de)伺服機(jī)構被計劃成可以大概直接擔當來(lái)自調治器(qì)或盤算機的0/4-20mA控制信号，從而主動調治沖程長度在0-100%範圍内變革。

　　相對而(ér)言實現沖程(chéng)頻率調治的方法比較多樣，重要有變頻電機控制和直接繼電觸點控(kòng)制兩種。經過0/4-20mA電流信号控制的變頻調速器驅動計量泵電動機按所需速(sù)率運行，從而實(shí)現沖程頻率的調治。對于電磁驅動和部門電機驅動的計量泵，亦可以利用(yòng)外部觸點信号來調治沖程頻(pín)率。

　　3.2、基地式控制方法

　　在某些特别場所，如(rú)ph值調治，計量泵作爲(wèi)實行器，在(zài)調治(zhì)器的控制下添加酸或堿。爲簡化體系設(shè)置裝備部署和進步可靠(kào)性，以(yǐ)微處理器爲焦點的嵌入(rù)式控制體(tǐ)系被直接集(jí)成(chéng)到計量泵内，雲雲隻需外(wài)接一支pH傳感(gǎn)器，即可構成完備的調治體系。這種(zhǒng)基地式智能計量泵觀點也實用于控制别的工藝參數，如氧化還原電位(ORP)和餘氯濃度調治等應用場所。

　　3.3、設定步伐式控制

　　由于内部集成了微處理盤算機，一些計量泵産物的調控(kòng)性能和操縱性能得到了充實提拔，在追随外部控(kòng)制下(xià)令實現及時計量流量調治之外，還具(jù)有定量添加，時間序列觸發步伐(fá)式添加，變亂序列觸發步伐式添加，時間-變亂混淆觸發步伐式添(tiān)加(jiā)和主動校正等多種事情模式，并(bìng)可以提供(gòng)以(yǐ)泵出流體總量，剩餘沖程次數和待運送流體容量，設定沖程長度和别的相幹的計量泵事情參數等有效信息。

　　時間(jiān)序(xù)列觸發步伐式事情(qíng)方法律計量泵完全(quán)依據及時時鍾，按預先計劃的(de)使命清單，在指定時候按設定(dìng)的沖程(chéng)次數或時間(jiān)定量添(tiān)加(jiā)事情介質，時間可以以每小時，天，事情日，公休日，一周和二周爲周期機動(dòng)設定;而變亂序列(liè)觸發步伐式事情方法律(lǜ)計量(liàng)泵完全依據及時觸發(fā)變亂，按預先計劃(huà)的使命清單，在特定變亂産生時(觸點輸入)按設定的沖程次數或(huò)時間定量添加事情介質(zhì)。以上兩種方法可以有機混淆，完(wán)成更龐大(dà)的時間(jiān)-變亂混淆觸發(fā)事情模式。最多可設(shè)定(dìng)81個變亂。

　　一個(gè)簡樸的例子是(shì)冷卻塔循環水消毒滅(miè)藻(zǎo)體系。消毒劑以特定濃度憑據增補水流量比例添加;并(bìng)按工藝要求，在比例(lì)添加曆程(chéng)當中，每周(zhōu)還應脈沖式大劑量添加(jiā)一次(cì)消毒劑(如設(shè)定在周五12-13時)，并要(yào)求此時停息比例添加作用。整個編程非常簡便，令龐大多變的流體添加使命得以輕松而準确地實現。

　　3.4、現場總線ProFibus控制方法(fǎ)

　　在煤油化工等大範圍(wéi)高主動化成度的應用場所，利(lì)用數字通訊協議舉行主(zhǔ)動化設置裝備部署之間數據的高速傳輸進(jìn)而構成網絡式控制體系，容量大，可靠性高，已成爲(wèi)生(shēng)長的主(zhǔ)流。繼二十(shí)世紀九十年月(yuè)初被納入德國DIN尺度後，現(xiàn)場總線ProFibus于九十年月末又成爲(wèi)歐洲尺度(EN50170)，在天(tiān)下範圍内得到廣泛(fàn)接納，已成爲現場總線技能中(zhōng)代表性協議之一。

　　現場總線ProFibus由三種形勢構成。ProFibus-DP，ProFibus-PA和ProFibus-FMS。此中ProFibus-DP(Decentralized Periphery)界說(shuō)爲疏散型外圍設置裝備部署現場總線，系專門爲曆(lì)程控制體系與疏散的外圍(wéi)設置裝(zhuāng)備部署之間高速數據信息互(hù)換而計劃的。其傳輸介質爲雙絞線或光纖聯接的RS485傳輸制式，波特率9.6-12Mb/s，體系構成本錢低，高速(sù)可靠。

　　現場總線ProFibus指令集(jí)精簡凝練，編程(chéng)非常方便。具有現場總線ProFibus通(tōng)訊功效的計量泵，在具有全部手動調(diào)治(zhì)功效的同時，可以方便地溶入(rù)高級的(de)如集散式盤算機控制體(tǐ)系中，使其種種功效得以更充實地發揮，已經(jīng)成爲當代細密計量泵的佼佼者。普羅名特公司計量泵家(jiā)屬中即有三大(dà)系列數十個型号的産物設置裝備部署了現(xiàn)場總線功效。