作為流體精密計量與投加的理(Li)想設備，計量泵(Beng)如(Ru)今已被廣泛地應用于包括制藥、食[Shi]品飲料和石[Shi]油化工行業(Ye)在内的各(Ge)個領域，在工藝(Yi)過程擔負着強腐蝕[Shi]性、毒害性、高粘(Zhan)性[Xing]和高壓介質的計量添加任務。經過超過半個世紀的實踐[Jian]應用和技術改進，現在計量泵已經進入其高速增長期(Qi)。現在[Zai]，成熟(Shu)的[De]動力驅動方式[Shi]和液體輸送端(泵[Beng]頭)材(Cai)料技術使得新型計量泵幾乎可以完成輸送任何常規和特殊介質的要求(Qiu)，其工作壓力(Li)和容量亦能(Neng)滿足工業生産的絕大多數要求。

　　随着(Zhe)人們對生産工藝(Yi)過程指标和自(Zi)動化(Hua)程度要求的(De)普遍提[Ti]高，作(Zuo)為化[Hua]學藥劑[Ji]計量和添[Tian]加(Jia)環節的最終執行機構，計[Ji]量泵[Beng]的安全性和可控制(Zhi)性變得日益重要起來。石油化工等(Deng)行業向來以生産(Chan)過程的高(Gao)度自動化而著稱(Cheng)，也是集(Ji)散式、分布式[Shi]和智[Zhi]能式計算機控[Kong]制系統應用最廣泛[Fan]的領域之一，因而要求[Qiu]與之相配套(Tao)的執行器——計量泵亦要具備靈活多樣的控制[Zhi]模式，可以方便[Bian]地與計算[Suan]機系[Xi]統構成各種(Zhong)控制回路，實現更複雜更(Geng)精确的過程控制。為順應這一新[Xin]的趨勢，國際上著名(Ming)的計量泵制造商如德國普羅[Luo]名特公司在保證其産品傳統[Tong]性能繼續領先世界的同時，借助于嵌入[Ru]式微處理器系統，将[Jiang]多種調節控制(Zhi)功能(Neng)和數據通訊協議整[Zheng]合到(Dao)計量泵中，真正實現[Xian]了從沖程頻率(Lü)到(Dao)沖程長度的雙維調節，使其産品成[Cheng]為世界首創的智能精密計量泵。

　　二[Er]、計量泵的基本工(Gong)作原理

　　衆所周知[Zhi]，計量泵主要由動力驅動、流體輸送和(He)調節控制三部[Bu]分組成。動力[Li]驅動(Dong)裝置經(Jing)由機械聯[Lian]杆系統帶動流[Liu]體輸送隔膜(活塞)實現往複運動：

　　隔膜[Mo](活塞)于沖程的前[Qian]半周将被輸送流(Liu)體[Ti]吸入并于(Yu)後(Hou)半周将流體排出泵頭；所以(Yi)，改變沖程[Cheng]的往(Wang)複運動頻率或每一次往複運動(Dong)的沖程長度即可達至調節流體輸送量之目的。精密的加(Jia)工精度保[Bao]證了每次泵出量進(Jin)而實現被輸(Shu)送介質的精[Jing]密計量。因其動[Dong]力驅動和[He]流體輸送(Song)方式的(De)不同，計(Ji)量泵可以[Yi]大緻劃分成柱(Zhu)塞式和隔膜(Mo)式兩大[Da]種類。

　　2.1、柱塞式計[Ji]量(Liang)泵

　　主要有普通有閥泵和(He)無閥泵兩(Liang)種。柱塞(Sai)式計量泵因其結構(Gou)簡單和耐高溫高壓等優[You]點而被廣泛[Fan]應用于石油(You)化工領域。針對高粘度介[Jie]質在高壓力(Li)工況下普通(Tong)柱塞泵的不[Bu]足，一種無閥旋轉柱塞式[Shi]計量泵受到愈來愈多[Duo]的重視，被廣泛(Fan)應用于糖漿[Jiang]、巧克力和石(Shi)油添加劑等高粘度介質的計量添[Tian]加[Jia]。因被計量介(Jie)質和泵内潤[Run]滑劑之間無法實現完全[Quan]隔離這一結[Jie]構性缺點，柱塞式計量泵(Beng)在高防污染要(Yao)求流體計量應用中[Zhong]受到諸多限制(Zhi)。

　　2.2、隔膜式計量泵

　　顧(Gu)名思義[Yi]，隔膜式計量[Liang]泵利用特殊設[She]計加工的柔(Rou)性隔膜取代活塞，在[Zai]驅動機構作用[Yong]下實現往複(Fu)運動，完成吸入-排出過程。由于隔膜的隔離作用，在結(Jie)構上真正實現了被計量流[Liu]體與驅動潤滑機構之間的隔離。高科技的結構設計和新(Xin)型材料的選用已經大大提高[Gao]了隔膜的使用壽(Shou)命(Ming)，加上(Shang)複合材料優異的耐[Nai]腐蝕特性，隔膜[Mo]式計量泵目前已經成為流體計量[Liang]應用中的[De]主力泵型。在隔(Ge)膜式計量泵家[Jia]族成員裡，液力[Li]驅動式(Shi)隔膜泵[Beng]由于采用了液壓(Ya)油均勻地驅[Qu]動隔膜，克服了機械直接驅動方式下泵隔膜(Mo)受力(Li)過分集中的缺點，提升了[Le]隔膜壽命和[He]工作壓力上限。為了克服單隔膜[Mo]式計量泵可能出(Chu)現的因隔膜[Mo]破損而造成[Cheng]的(De)工作故障，有的[De]計量泵配(Pei)備了隔膜破損傳感[Gan]器，實現隔膜破(Po)裂時自動連鎖保[Bao]護；具有(You)雙隔膜結構泵頭的(De)計量(Liang)進一步提高[Gao]了[Le]其安全性，适合對安(An)全[Quan]保護特别敏(Min)感的[De]應用場合。

　　作為隔[Ge]膜(Mo)式計量泵(Beng)的(De)一種，電(Dian)磁驅(Qu)動式計量泵以電磁鐵産(Chan)生脈[Mo]動驅[Qu]動[Dong]力，省(Sheng)卻了電機和變速(Su)機(Ji)構，使得系統(Tong)小巧緊湊，是小量程[Cheng]低壓(Ya)計量泵的重要(Yao)分支。

　　現在[Zai]，精密[Mi]計量(Liang)泵技術已經[Jing]非常成[Cheng]熟，其流體(Ti)計量輸送(Song)能力最大可達0-100，000l/h，工作壓力[Li]最高達4000 bar，工作範[Fan]圍覆蓋了[Le]工業生産[Chan]所有領域的要求。

　　三、計量泵的控制[Zhi]

　　計量泵每一次[Ci]的流體泵出量[Liang]決定了其計量容量。在(Zai)一定的有效隔膜面積下，泵的輸出流體(Ti)的體積流量(Liang)正比與沖程長度L和沖程頻率[Lü]F：V∝A*F*L

　　在計量介質和工作壓力确定情況下，通過調[Diao]節沖程長度L和(He)沖程頻率F即可[Ke]實現對計量泵輸出(Chu)的雙維調節。

　　盡(Jin)管沖程長度和頻[Pin]率都可以作為調[Diao]節變(Bian)量，但在工程[Cheng]應用中一般将沖程長度視為粗調變量，沖程頻率為細調變量：調節沖(Chong)程長度至一(Yi)定值，然後通[Tong]過改變其頻[Pin]率實現精細調節，增加調節的靈活性[Xing]。在相對簡單(Dan)的應用場[Chang]合，亦可以手動設置沖程[Cheng]長度[Du]，僅将沖程頻率(Lü)作為調節變量[Liang]，從而簡化系統(Tong)配置。

　　3.1、常規模拟[Ni]/開關信号調節方式

　　過(Guo)程控制(Zhi)應用中廣(Guang)泛采[Cai]用0/4-20mA模拟電流信号作為傳感器[Qi]、控制器和執(Zhi)行(Hang)機構間信号交換的标準，具有外控功能的計[Ji]量(Liang)泵亦主要采(Cai)用這種方式，實[Shi]現對沖程頻率(Lü)和沖程頻率的外(Wai)部(Bu)調節。

　　位置式(Shi)伺服機構是[Shi]實現沖(Chong)程長度調節的最普遍方法。一[Yi]體化的伺服(Fu)機構被設[She]計成能夠直接[Jie]接受來自調節(Jie)器或計算機的[De]0/4-20mA控制信(Xin)号，從而自動調節沖程[Cheng]長度在0-100%範圍内變化。

　　相對而(Er)言(Yan)實現沖程[Cheng]頻率調節的[De]方法比較多樣，主要有變(Bian)頻電機控制(Zhi)和直接繼電觸點控(Kong)制兩(Liang)種。經(Jing)由0/4-20mA電流[Liu]信号控(Kong)制的變頻調速(Su)器驅動計量泵電動機按所需速度運行，從而實現沖(Chong)程(Cheng)頻率的調節。對于電[Dian]磁驅(Qu)動和部分電機驅動[Dong]的計量泵，亦可以利(Li)用外部[Bu]觸點信号來調[Diao]節沖程頻(Pin)率。

　　3.2、基地(Di)式控制方式

　　在某[Mou]些特殊場合，如ph值調節，計[Ji]量泵作(Zuo)為執行器，在調節器[Qi]的控制下(Xia)添加酸或堿。為簡化系統配置和提高[Gao]可靠性(Xing)，以微處理器為[Wei]核[He]心的嵌入式控[Kong]制系統被直接集成到計量泵内，如此隻需[Xu]外接一支pH傳感器，即可構成完[Wan]整的調節系統。這種基地式智能(Neng)計量泵概念[Nian]也适[Shi]用于控制其[Qi]它工藝參數，如氧化還原[Yuan]電[Dian]位(ORP)和餘氯[Lü]濃度[Du]調節等應用場合。

　　3.3、設[She]定程序式控制

　　由于内部[Bu]集成了微處理[Li]計算(Suan)機，一些計量泵産品[Pin]的調控性能和操作性能得到了充(Chong)分提升，在跟随外部控制命令實現實(Shi)時計量流量調節之外，還具有定量添加，時間序[Xu]列(Lie)觸發程序式添加，事件序列觸發程(Cheng)序(Xu)式添加，時間(Jian)-事件混合觸(Chu)發程序式添加和自動校[Xiao]正等[Deng]多種[Zhong]工作模式，并可[Ke]以提供以[Yi]泵出流體總量(Liang)，剩餘沖程次數(Shu)和待[Dai]輸送流體容量，設定[Ding]沖程(Cheng)長度和其[Qi]它相(Xiang)關[Guan]的計量泵[Beng]工作參數等有[You]用信息。

　　時間序列觸發程序式工作方式令計量泵完全[Quan]依據實[Shi]時時鐘，按預先規劃的任(Ren)務清(Qing)單，在指定時刻按設(She)定的沖程次[Ci]數或時間定[Ding]量添加工作介[Jie]質，時間(Jian)可以以每小時[Shi]，天，工作日，公休日，一(Yi)周和二周為周期(Qi)靈活設定；而事件序[Xu]列觸發程序式工作方式(Shi)令計(Ji)量泵完全(Quan)依據實時觸發(Fa)事件，按預先[Xian]規劃的任務[Wu]清單，在特定[Ding]事件發(Fa)生(Sheng)時(觸點輸入)按(An)設(She)定的沖程次數或時間定量添加工(Gong)作介[Jie]質。以上兩種方(Fang)式可以有機混[Hun]合，完成更複雜(Za)的時間-事件混合觸發工作模(Mo)式。最多可設定81個事件。

　　一個簡[Jian]單的例子是冷[Leng]卻塔循環水消毒滅[Mie]藻系統。消毒劑以(Yi)特定濃度根據補充水[Shui]流量比例添加；并按(An)工藝要求，在比例添[Tian]加過[Guo]程當中，每周還[Hai]應脈沖式大劑(Ji)量(Liang)添加一次消(Xiao)毒劑(如設定[Ding]在周五12-13時[Shi])，并要求此時暫(Zan)停[Ting]比例添加(Jia)作用。整[Zheng]個編程十分簡捷(Jie)，令複雜多變的流體添加任務[Wu]得以輕(Qing)松而精确地實現。

　　3.4、現場[Chang]總(Zong)線ProFibus控制(Zhi)方式

　　在石油化工(Gong)等大規模高自動[Dong]化成度的應用場合[He]，利用數字(Zi)通(Tong)訊協議進行自動化設備之間數據的[De]高速傳輸進而組成網絡式控制系統[Tong]，容量大，可靠性高，已成為發展的[De]主流。繼二(Er)十世紀九十年(Nian)代初被納入德國(Guo)DIN标準後，現(Xian)場[Chang]總線ProFibus于九十年(Nian)代末又成為歐(Ou)洲标準[Zhun](EN50170)，在世界範圍(Wei)内得[De]到廣泛采用，已成為現場總線技[Ji]術中代[Dai]表性協(Xie)議之一。

　　現場總線[Xian]ProFibus由三[San]種形勢組成。ProFibus-DP，ProFibus-PA和ProFibus-FMS。其中ProFibus-DP(Decentralized Periphery)定義(Yi)為分(Fen)散型外圍設備現場[Chang]總線，系專門為過程控制系統與分散的外圍設備(Bei)之間高速(Su)數據信(Xin)息交換而設(She)計的。其(Qi)傳輸介(Jie)質為雙絞線或(Huo)光纖聯接的RS485傳(Chuan)輸制式，波特(Te)率(Lü)9.6-12Mb/s，系統構成成本低，高速可靠。

　　現場總線ProFibus指令集(Ji)精簡凝練，編程[Cheng]非常方[Fang]便。具有現場(Chang)總線[Xian]ProFibus通訊功能的[De]計量[Liang]泵，在具有所有手動調節功能的同(Tong)時(Shi)，可以方[Fang]便(Bian)地溶入高級的如集散式計算(Suan)機控制系統中，使其各種功能得以更充分地發揮，已經[Jing]成為(Wei)現(Xian)代精密計量(Liang)泵的(De)佼佼者。普羅(Luo)名特公(Gong)司計(Ji)量泵家族中即[Ji]有三大系列(Lie)數十個型号的産品配置了現場總線功能。

• 06-17 計量泵(Beng)常用問題[Ti]解決方法
• 06-17 計量泵的種類和特[Te]點以及流量調節方式
• 06-10 隔膜計量泵如何處理[Li]故障
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