計量泵的基本原(yuán)理和(hé)控制方法探讨(tǎo)

一(yī)、概述(shù)

　　計量(liàng)泵作(zuò)爲流(liú)體細密計量與投加的抱負設(shè)置裝備部署，計(jì)量泵(bèng)現在已被廣泛地(dì)應用于(yú)包羅(luó)制藥、食品(pǐn)飲(yǐn)料和煤(méi)油化(huà)工行(háng)業在内的(de)各個範疇，在工(gōng)藝曆(lì)程(chéng)擔(dān)負着(zhe)強腐(fǔ)化性(xìng)、迫害(hài)性、高(gāo)粘性(xìng)和高(gāo)壓介質的計量(liàng)添加使命。經過(guò)淩駕(jià)半(bàn)個世紀(jì)的實(shí)踐應用和技(jì)能(néng)革新，現在(zài)計量泵已經進(jìn)入其高速增恒(héng)久。現在，成熟的(de)動力(lì)驅動方法和液體運(yùn)送端(duān)(泵頭)質料(liào)技能使得新(xīn)型(xíng)計量(liàng)泵險些可以完(wán)成運送任何通(tōng)例和特别(bié)介質的要(yào)求(qiú)，其(qí)事情(qíng)壓力和容(róng)量亦(yì)能滿意(yì)産業生(shēng)産的(de)絕大多數(shù)要(yào)求。

　　随着(zhe)人們(men)對生産(chǎn)工(gōng)藝曆(lì)程指标和主動(dòng)化水平(píng)要(yào)求的(de)廣泛進步(bù)，作爲(wèi)化學藥(yào)劑計量(liàng)和添加(jiā)關(guān)鍵的(de)終極實(shí)行機構(gòu)，計量泵的(de)甯靜(jìng)性和可控制性(xìng)變得(dé)日益(yì)重要(yào)起來。煤油(yóu)化工(gōng)等行業向來以(yǐ)生産曆(lì)程的高度主(zhǔ)動(dòng)化(huà)而著(zhe)稱，也是集散式(shì)、漫衍式和智能式盤算機(jī)控制(zhì)體系應(yīng)用(yòng)最廣泛的(de)範疇之一(yī)，因而要(yào)求與之相配(pèi)套的(de)實行(háng)器——計量泵亦要(yào)具備(bèi)機動多樣(yàng)的(de)控(kòng)制(zhì)模式，可(kě)以方便(biàn)地與(yǔ)盤(pán)算機體系(xì)構成種種控制回路(lù)，實現更龐大更準确(què)的曆程控(kòng)制。爲(wèi)适應這一(yī)新的趨向(xiàng)，國際(jì)上聞名的(de)計量(liàng)泵制(zhì)造商(shāng)如德國(guó)普羅(luó)名特公(gōng)司在包管其産(chǎn)物傳統(tǒng)性(xìng)能繼承領天賦下的(de)同時，借助于嵌入衰(shuāi)落(luò)處理器(qì)體系，将多種調治控制功效和(hé)數據通(tōng)訊(xùn)協議(yì)整合(hé)到計量泵(bèng)中，真(zhēn)正(zhèng)實(shí)現了(le)從沖(chòng)程頻率到(dào)沖程長度(dù)的雙維調治(zhì)，使其産物成爲天(tiān)下首創的(de)智能細密(mì)計量泵。

　　二、計量泵的根本領情(qíng)原理

　　衆所(suǒ)周知(zhī)，計量泵(bèng)重要由(yóu)動力驅動、流體(tǐ)運送和調治(zhì)控制三部門構成。動力驅(qū)動裝置(zhì)經過機器聯杆(gǎn)體系動員(yuán)流體(tǐ)運送隔(gé)閡(活(huó)塞(sāi))實現往複(fú)生動(dòng)：

　　隔閡(活(huó)塞)于沖(chòng)程的(de)前半周将(jiāng)被運送(sòng)流體吸(xī)入并(bìng)于後半周将流(liú)體排(pái)擠泵頭;以是，轉變沖(chòng)程的往複(fú)生動(dòng)頻率(lǜ)或(huò)每一次(cì)往複生動的沖(chòng)程長度即可達(dá)至調治省體運(yùn)送量之目(mù)标。細(xì)密的加工精度包管了(le)每次(cì)泵出量進而(ér)實現(xiàn)被運(yùn)送介質的(de)細密(mì)計量(liàng)。因其動力驅(qū)動和流(liú)體運(yùn)送方法的(de)差别(bié)，計量泵可(kě)以大抵分别成(chéng)柱塞式和隔閡式兩大種(zhǒng)類。

　　2.1、柱(zhù)塞式(shì)計量泵

　　重(zhòng)要有平凡有閥(fá)泵和無閥泵兩(liǎng)種。柱(zhù)塞式(shì)計量泵因(yīn)其布局簡(jiǎn)樸和耐(nài)高溫高(gāo)壓等長處而被(bèi)廣泛(fàn)應用于煤油化工(gōng)範疇。針(zhēn)對高粘(zhān)度(dù)介質在高壓力(lì)工況(kuàng)下平凡柱(zhù)塞泵(bèng)的不敷(fū)，一(yī)種無(wú)閥旋轉柱塞式計量(liàng)泵受到愈(yù)來愈多的器重，被廣(guǎng)泛(fàn)應(yīng)用于(yú)糖漿、巧克力和(hé)煤油(yóu)添加劑等(děng)高粘度介(jiè)質的(de)計量(liàng)添加。因被(bèi)計量介質(zhì)和泵(bèng)内潤滑(huá)劑之間(jiān)無法實現完全斷絕(jué)這一(yī)布局(jú)性缺點，柱塞(sāi)式計量泵在高防(fáng)污染要(yào)求流體計量(liàng)應用(yòng)中受(shòu)到諸多限(xiàn)定。

　　2.2、隔(gé)閡式(shì)計量泵

　　顧(gù)名思義(yì)，隔(gé)閡式(shì)計量(liàng)泵利(lì)用特(tè)别計劃(huà)加(jiā)工的(de)柔性(xìng)隔(gé)閡代替(tì)活塞(sāi)，在驅動機(jī)構作(zuò)用下實現(xiàn)往複(fú)生動，完成吸入(rù)-排擠曆程。由于隔閡的斷(duàn)絕作用，在布局(jú)上真正(zhèng)實現了(le)被計(jì)量流體與(yǔ)驅動潤滑機構(gòu)之間(jiān)的斷絕。高(gāo)科技的布(bù)局計劃和新型質料的選用已經大(dà)猛進步了(le)隔閡(hé)的利用(yòng)壽命，加上複合質料優(yōu)秀的耐(nài)腐化特性，隔(gé)閡式計量泵現(xiàn)在已經成(chéng)爲流體(tǐ)計量應(yīng)用中的主(zhǔ)力泵型。在(zài)隔閡式計(jì)量泵家(jiā)屬成員(yuán)裏，液(yè)力驅動式(shì)隔閡泵(bèng)由于接(jiē)納了(le)液壓油勻稱地驅動(dòng)隔閡，降服(fú)了(le)機器直(zhí)接驅動方(fāng)法下泵隔(gé)閡受力太(tài)過會(huì)合的(de)缺點，提拔了隔閡壽(shòu)命和事情(qíng)壓力(lì)上限(xiàn)。爲了降服單隔閡(hé)式(shì)計量(liàng)泵大概(gài)出現的(de)因隔閡破壞而(ér)造成的事情妨礙，有(yǒu)的計(jì)量泵(bèng)配備了隔(gé)閡破(pò)壞傳(chuán)感器，實(shí)現隔閡(hé)破碎(suì)時主(zhǔ)動連鎖(suǒ)掩(yǎn)護;具(jù)有雙(shuāng)隔閡布局(jú)泵頭的計(jì)量進(jìn)一步進步了其甯靜性，得當對甯靜掩護(hù)特别敏感的應用場所。

　　作爲隔(gé)閡式(shì)計量泵的一種，電磁驅(qū)動式計(jì)量泵(bèng)以(yǐ)電(diàn)磁鐵産生(shēng)脈動驅動(dòng)力，免卻了電機(jī)和變速機構，使得體系(xì)小(xiǎo)巧緊(jǐn)湊，是小量程低(dī)壓計(jì)量泵的重(zhòng)要(yào)分支。

　　現在，細(xì)密計量泵技能已經非常成熟(shú)，其流體計量運(yùn)送本領最大可達(dá)0-100，000l/h，事情壓(yā)力最高達(dá)4000 bar，事情範圍(wéi)籠罩了産業生(shēng)産全部範疇的(de)要求。

　　三、計(jì)量泵的控制(zhì)

　　計量泵(bèng)每一次的流體(tǐ)泵出量決定了(le)其計量容(róng)量。在(zài)肯定(dìng)的有效隔閡面積下(xià)，泵的輸出流體(tǐ)的體(tǐ)積流(liú)量正比與(yǔ)沖程長(zhǎng)度(dù)l和沖(chòng)程頻(pín)率f：v∝a*f*l

　　在(zài)計量(liàng)介質和事情壓(yā)力确定環境下，通過調治沖程(chéng)長度l和沖程頻(pín)率f即可實現對(duì)計量泵輸(shū)出的(de)雙維(wéi)調治。

　　隻管(guǎn)沖程(chéng)長度(dù)和頻(pín)率都可(kě)以作爲調治(zhì)變量(liàng)，但在工(gōng)程應用中一(yī)樣通常将沖(chòng)程長度(dù)視爲粗調(diào)變量，沖(chòng)程(chéng)頻率(lǜ)爲細調變量：調(diào)治沖(chòng)程長度至(zhì)肯定值，然後(hòu)通過轉變其(qí)頻率(lǜ)實現精緻(zhì)調治，增長(zhǎng)調治(zhì)的機(jī)動(dòng)性。在相(xiàng)對簡(jiǎn)樸的應用場(chǎng)所(suǒ)，亦可(kě)以手動設(shè)置沖程(chéng)長度，僅将沖(chòng)程頻(pín)率作(zuò)爲調治變量，從(cóng)而簡(jiǎn)化(huà)體系(xì)設(shè)置裝備(bèi)部署。

　　3.1、常範圍仿/開關信(xìn)号調治方(fāng)法

　　曆程(chéng)控制應用中(zhōng)廣泛接納0/4-20ma模仿電流信号(hào)作爲(wèi)傳感器、控制器(qì)和實(shí)行機構間(jiān)信号互換的尺(chǐ)度，具有外(wài)控(kòng)功(gōng)效的計量(liàng)泵亦重要接納這種(zhǒng)方法(fǎ)，實現(xiàn)對沖程頻(pín)率和沖程(chéng)頻率的外(wài)部調治。

　　位置式伺服(fú)機構是實(shí)現沖程長(zhǎng)度調治的最(zuì)廣泛方(fāng)法。一(yī)體化的伺服機(jī)構被(bèi)計劃(huà)成可(kě)以大概直接擔(dān)當來(lái)自調(diào)治器(qì)或盤算機的0/4-20ma控(kòng)制信号，從而(ér)主(zhǔ)動調治沖程長(zhǎng)度在0-100%範(fàn)圍内變(biàn)革。

　　相對(duì)而(ér)言實(shí)現沖(chòng)程頻(pín)率調(diào)治的方法(fǎ)比較(jiào)多樣，重要有變頻電機控制和直接(jiē)繼電(diàn)觸點(diǎn)控制兩種。經過(guò)0/4-20ma電流信号控制(zhì)的變頻調(diào)速器(qì)驅動計量(liàng)泵電動機(jī)按所需速率運行(háng)，從而實(shí)現沖程頻率的調治。對于電磁驅動和(hé)部(bù)門電(diàn)機驅動的計量(liàng)泵，亦可以利用(yòng)外部觸(chù)點信(xìn)号(hào)來調治沖程頻(pín)率。

　　3.2、基地式控制方法(fǎ)

　　在某些特(tè)别場所，如(rú)ph值調(diào)治，計量(liàng)泵作爲(wèi)實行器(qì)，在調治器的控(kòng)制下添(tiān)加酸或堿。爲簡(jiǎn)化體(tǐ)系設置裝(zhuāng)備部署和進步(bù)可靠(kào)性，以微處(chù)理器爲焦(jiāo)點的嵌入(rù)式控制體系(xì)被直接(jiē)集成(chéng)到計(jì)量泵内，雲(yún)雲隻需外接一(yī)支ph傳感(gǎn)器，即可構成完備的調治體系(xì)。這(zhè)種基(jī)地式智(zhì)能(néng)計量(liàng)泵觀(guān)點也實用(yòng)于控制别的工(gōng)藝參(cān)數(shù)，如氧化還原電位(orp)和餘(yú)氯濃度調治等(děng)應用場所。

　　3.3、設定(dìng)步伐式控制

　　由于内(nèi)部(bù)集成了(le)微處(chù)理盤算機(jī)，一些(xiē)計量泵(bèng)産物的(de)調控(kòng)性能和操縱性能得(dé)到了(le)充實提拔(bá)，在追随(suí)外(wài)部控(kòng)制下(xià)令實現(xiàn)及時計量(liàng)流量調(diào)治之外，還(hái)具有定量添加，時間(jiān)序列(liè)觸(chù)發(fā)步伐(fá)式添(tiān)加(jiā)，變(biàn)亂序(xù)列觸發步(bù)伐式添加，時(shí)間-變亂混淆觸發(fā)步伐(fá)式添加和(hé)主動(dòng)校正等(děng)多種事(shì)情模式，并(bìng)可以提供(gòng)以泵出流(liú)體總(zǒng)量(liàng)，剩餘沖(chòng)程次(cì)數(shù)和待運(yùn)送流體容量，設定沖程長(zhǎng)度和(hé)别的相幹的計(jì)量泵事(shì)情參數等有效信(xìn)息。

　　時(shí)間序列觸發步(bù)伐式事情方法律計(jì)量(liàng)泵完全依據及時(shí)時鍾(zhōng)，按預(yù)先計(jì)劃的(de)使命清單，在指定時候(hòu)按設定(dìng)的沖程次數或(huò)時間定量添加(jiā)事情介質(zhì)，時間可以以每小時(shí)，天，事情日(rì)，公休(xiū)日，一(yī)周(zhōu)和二周(zhōu)爲周期機動設(shè)定(dìng);而變亂序列(liè)觸發步伐(fá)式(shì)事(shì)情方法律計量(liàng)泵完全依(yī)據及(jí)時觸(chù)發變(biàn)亂，按(àn)預先(xiān)計(jì)劃的使(shǐ)命清(qīng)單，在特定變亂産生時(觸(chù)點輸(shū)入(rù))按(àn)設定(dìng)的沖(chòng)程次數或時間定量添加(jiā)事情介質。以上兩種方法可以(yǐ)有機混淆(xiáo)，完成更龐大的時間(jiān)-變(biàn)亂(luàn)混(hùn)淆觸發(fā)事情(qíng)模(mó)式(shì)。最多(duō)可設定81個變亂(luàn)。

　　一個簡樸的例(lì)子是(shì)冷卻塔循環水消毒滅藻(zǎo)體系。消(xiāo)毒(dú)劑以特定濃度憑據(jù)增補(bǔ)水(shuǐ)流量比例添加(jiā);并(bìng)按工(gōng)藝要求，在比例(lì)添加(jiā)曆程當中(zhōng)，每周還應(yīng)脈沖(chòng)式大劑量添加(jiā)一次消毒(dú)劑(如設定在周(zhōu)五12-13時(shí))，并要求此(cǐ)時停息比(bǐ)例(lì)添(tiān)加作(zuò)用。整個(gè)編程非常簡(jiǎn)便，令龐大(dà)多變(biàn)的流體添(tiān)加使(shǐ)命得以輕(qīng)松而準确(què)地實現。

　　3.4、現(xiàn)場總線profibus控(kòng)制方法

　　在煤油(yóu)化工等大範圍(wéi)高主動化(huà)成(chéng)度(dù)的應(yīng)用場(chǎng)所，利(lì)用數字(zì)通訊協(xié)議舉(jǔ)行主動化(huà)設(shè)置(zhì)裝備部署(shǔ)之間數據的高(gāo)速傳輸進(jìn)而構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)式控制(zhì)體系(xì)，容量大，可(kě)靠(kào)性高，已成爲(wèi)生長的主流。繼(jì)二十世紀九十(shí)年月(yuè)初被納入(rù)德國(guó)din尺(chǐ)度後，現(xiàn)場總(zǒng)線(xiàn)profibus于(yú)九十年月末又成爲(wèi)歐洲尺(chǐ)度(dù)(en50170)，在天(tiān)下範(fàn)圍内(nèi)得到(dào)廣泛接(jiē)納(nà)，已成(chéng)爲現(xiàn)場總線技(jì)能中代表性協(xié)議之一。

　　現場總(zǒng)線profibus由三種形勢(shì)構成(chéng)。profibus-dp，profibus-pa和profibus-fms。此(cǐ)中profibus-dp(decentralized periphery)界(jiè)說爲疏散型外(wài)圍設置裝備部(bù)署現場(chǎng)總線，系專門(mén)爲曆(lì)程控制體系(xì)與疏散的(de)外圍設置裝(zhuāng)備部署(shǔ)之間高速數據信(xìn)息互換而計劃的。其傳輸(shū)介(jiè)質爲雙(shuāng)絞線或光(guāng)纖聯(lián)接的rs485傳輸制(zhì)式(shì)，波特(tè)率(lǜ)9.6-12mb/s，體(tǐ)系構(gòu)成本錢低，高速(sù)可靠。

　　現(xiàn)場總線(xiàn)profibus指令集(jí)精(jīng)簡凝(níng)練，編程(chéng)非常方(fāng)便。具有現(xiàn)場總(zǒng)線profibus通訊功(gōng)效的計量泵，在具有(yǒu)全(quán)部手(shǒu)動調治(zhì)功效的(de)同(tóng)時，可(kě)以方便地溶入(rù)高級的如集散(sàn)式盤算機(jī)控制(zhì)體系中，使其種(zhǒng)種功效(xiào)得以更(gèng)充實地發(fā)揮，已(yǐ)經成(chéng)爲(wèi)當代細密計量(liàng)泵的佼(jiǎo)佼者。普(pǔ)羅名特(tè)公司計量泵家(jiā)屬中即有(yǒu)三大系列數(shù)十個型(xíng)号的産(chǎn)物設置(zhì)裝備部署了現(xiàn)場總線功效。