作為流(liú)體精密計量與投加的理(lǐ)想設備，計(jì)量泵如(rú)今已被廣泛地應用于包括制(zhì)藥、食品(pǐn)飲料和石油化(huà)工行業在内的各個領域，在(zài)工藝過程擔負着強腐蝕(shí)性、毒害性、高粘性和高壓介質的計量添加任務。經過超過半個(gè)世紀(jì)的實踐應用和技術改進，現在計量泵(bèng)已經進入其高速增長期。現在(zài)，成熟的動力驅動方式(shì)和液體輸送端(泵頭)材料技術使得新型計量泵幾乎可以完成輸送(sòng)任何常規和特殊介質的要求(qiú)，其工作壓力和容量(liàng)亦能滿足工業生産(chǎn)的絕大多(duō)數要求。

　　随(suí)着人們對生産工藝過程指标和自動化程度要求的(de)普遍提(tí)高，作為化學藥劑計量和添(tiān)加(jiā)環節的最終執(zhí)行機構，計量泵(bèng)的安全性和可控制(zhì)性變得日益重要起來。石(shí)油化(huà)工等行業向來以生産過程的高度自動化而(ér)著稱，也是集散式、分布式和智能式計算機控制系統應(yīng)用最廣泛(fàn)的領域之一，因而要求與之相配套(tào)的執行器——計量泵亦要具(jù)備靈活多樣的控制模式(shì)，可以方便地與計算機系統構成(chéng)各(gè)種控制回路，實現更複雜更精确的過(guò)程控制。為順應這(zhè)一新的趨勢，國際上著名的計量泵(bèng)制造商如德國普(pǔ)羅名特公司(sī)在保證(zhèng)其産品傳統性能繼續領先(xiān)世界的同時，借助于嵌(qiàn)入(rù)式微處理器(qì)系統，将多種調(diào)節控制功能和數據通訊協議整(zhěng)合到計量泵中，真正(zhèng)實現(xiàn)了從沖程頻率到沖程長(zhǎng)度的雙維調節，使其産品成為世界首創的智能精密計量泵。

　　二、計量泵的基(jī)本工作原理

　　衆所周知，計量泵主要由動力驅動、流體輸送和調節控制三部分組成。動力驅動(dòng)裝置經由機械聯杆系統帶動流體輸送隔膜(活塞)實現(xiàn)往複運動：

　　隔膜(活(huó)塞)于沖程(chéng)的前半周将被輸送流體吸(xī)入并于後半周将流體排出泵頭；所以，改變沖(chòng)程(chéng)的往複運動頻率或每一次往複運動的沖(chòng)程長度即可達至調節流體輸送量之目的。精密的加工精度保證了每次泵出量進而實現被輸送介質的精密計量。因其動力驅動和流體輸送方式的不同，計量泵可以(yǐ)大緻劃分成柱(zhù)塞式和隔膜式兩大種類。

　　2.1、柱塞式計(jì)量泵

　　主要有普通有閥泵和無(wú)閥泵兩種。柱塞式計量(liàng)泵因其結構(gòu)簡單和耐高溫高壓等優(yōu)點而被(bèi)廣泛應用于石油化工領域(yù)。針對高粘度介質在高壓力工況下(xià)普通柱塞泵的不足，一種無閥旋轉(zhuǎn)柱塞式計量泵受到(dào)愈來愈多的重視，被廣泛應用于糖漿、巧(qiǎo)克力和石(shí)油添(tiān)加劑等高粘度介質的(de)計量添加。因被計量介質和泵(bèng)内(nèi)潤滑劑之間無法實現完全隔離這一結(jié)構性(xìng)缺點，柱塞式計量泵在高防污染要求流體計量應用中受到諸多(duō)限制。

　　2.2、隔膜式計量泵

　　顧名思義(yì)，隔膜式計(jì)量泵(bèng)利用特殊(shū)設計加工的柔性隔(gé)膜取代活塞，在驅動機構作用下實現往複運動，完成(chéng)吸(xī)入-排出過程。由于隔膜的隔離作用，在結構上真正實(shí)現了被計(jì)量流體與驅動潤(rùn)滑機(jī)構之間的隔離。高科技的結構設計和新型材料的選用(yòng)已經大大提高了隔膜的使用壽命，加上複合材料(liào)優異的耐腐蝕特性，隔膜式計量泵目前已經成為流體計量(liàng)應用中的(de)主力泵型。在隔(gé)膜式計量泵家族成員裡(lǐ)，液力驅動式隔膜泵由于采用(yòng)了液壓油均勻地驅動隔膜，克服了(le)機械直接驅動方式下泵隔膜受力(lì)過分集中(zhōng)的缺點，提(tí)升了隔膜壽命和工作(zuò)壓力上限。為(wéi)了克服單隔膜(mó)式計量泵可能出現的因隔膜(mó)破損(sǔn)而造成的工作故(gù)障，有的計量泵配備了隔膜破損傳感器，實現隔膜破(pò)裂時自動連鎖(suǒ)保護；具有雙隔膜結構泵頭的(de)計量進一步提(tí)高了(le)其安(ān)全性，适合對安全保護(hù)特别敏感的(de)應用場合。

　　作為(wéi)隔膜式(shì)計量泵的一種，電磁驅(qū)動式計量泵以電磁鐵産生脈動驅(qū)動力，省卻了電機和(hé)變速機構，使(shǐ)得系統(tǒng)小巧緊湊，是小(xiǎo)量程低壓計量泵的重要分支。

　　現在，精密計量(liàng)泵技術已經非常成熟，其流體計量輸送能力最大可達0-100，000l/h，工作(zuò)壓力最高達4000 bar，工作範圍(wéi)覆蓋了(le)工業生産所有領域的要求。

　　三(sān)、計量泵的控制

　　計量泵每一次的流體泵出量(liàng)決定了其計量(liàng)容量。在一定的有效(xiào)隔膜面積下，泵的輸(shū)出流(liú)體的體積流量(liàng)正比與沖程長度L和沖程(chéng)頻率F：V∝A*F*L

　　在計量介(jiè)質和工作壓力确(què)定情況下，通(tōng)過調節沖程長度L和(hé)沖程頻率(lǜ)F即可實現對計量泵(bèng)輸出的雙維調節。

　　盡管沖程長度和頻率(lǜ)都可(kě)以作為調節變量，但在工程應用中(zhōng)一般将沖程長度視為粗調變量，沖程頻(pín)率為(wéi)細調變量：調節沖程長度至一定(dìng)值，然後通過改變其頻率實現精細調節，增加調節的靈活性。在(zài)相對簡單的應用場合，亦(yì)可(kě)以手動設置沖程長度，僅将沖程頻率作為調節(jiē)變量，從而簡化系統配置。

　　3.1、常規模(mó)拟/開關(guān)信号(hào)調節方式

　　過程控制(zhì)應用中廣泛采用0/4-20mA模(mó)拟電流信号作為傳感器、控制器和執行機構間信号交換的标準，具有外控功能(néng)的計(jì)量泵亦主要采(cǎi)用這種方式，實現對沖程頻率(lǜ)和沖程頻率的外部調節。

　　位置(zhì)式伺服機構是實現沖程長度調節的最普遍方法。一體化的伺服機(jī)構被設計成能夠直接(jiē)接受來自(zì)調節器或計算機的0/4-20mA控制信号，從而自動調節(jiē)沖程長度在0-100%範圍(wéi)内(nèi)變化。

　　相對而言(yán)實現沖程頻率調節(jiē)的方法比較多(duō)樣，主要有變頻電機控制和直接繼電觸點控制兩種。經由0/4-20mA電流信号控(kòng)制的(de)變頻調速器驅動計(jì)量泵電動(dòng)機按所需速度運行，從而實現沖程頻率(lǜ)的調節。對于電磁驅動和部分(fèn)電機驅動的計(jì)量泵，亦可以利用外部觸點信号來調節沖程頻率。

　　3.2、基地(dì)式控制方式(shì)

　　在某些特殊場合，如ph值(zhí)調節(jiē)，計量泵作為執行器，在調節器(qì)的控制下添加酸或堿。為簡化系統配置和提高可靠性，以微處理器為(wéi)核心的嵌入式控制系統被直(zhí)接集成到計量泵内，如此隻需(xū)外接一支pH傳感器，即(jí)可構成完整的調節系統。這種基地式智能計量泵(bèng)概念也适(shì)用于控制其它工藝(yì)參數，如氧化還原電位(ORP)和餘氯濃度調節等應用場(chǎng)合。

　　3.3、設(shè)定程序式控制

　　由于内部集成(chéng)了微處理計算(suàn)機，一些計量泵産品的調控性(xìng)能和操作性能得到了充分提升，在跟随外部控制命令實現實時計量流量調(diào)節之外，還具有定量添(tiān)加，時間序列觸發程序式添加(jiā)，事件序列觸發程序式添加，時間(jiān)-事(shì)件(jiàn)混合觸發程序式添加(jiā)和自動校正等多種工作模式，并可以提供以泵出流體總量，剩餘沖程次數和待輸送流體容量，設定沖程長度和其它相關的計量泵工作參數等有用(yòng)信息。

　　時間序列觸發程序式工(gōng)作方式令計量泵完(wán)全依據實時時鐘，按(àn)預先規劃的任務(wù)清單，在指(zhǐ)定時刻按設定的沖程次數或時間定量添加工作介(jiè)質，時間可以以(yǐ)每小時，天，工作日，公休日，一(yī)周和二周為周期(qī)靈活設定；而事件(jiàn)序(xù)列觸發程(chéng)序式工作方式令計量泵完全依據實(shí)時觸發事件，按預先(xiān)規劃的任務清單，在特定事件發(fā)生時(觸點輸入)按設(shè)定的沖程次數或時間定量添加工(gōng)作介質。以上兩種方式可以(yǐ)有機混合，完成更複雜(zá)的時間-事件混合觸(chù)發工作模式。最多可設定81個事件。

　　一個簡單的例子是冷(lěng)卻塔循環水消(xiāo)毒滅藻系統。消毒(dú)劑以特定濃度根據補充水流量比例添加(jiā)；并按工藝要求，在比例添加過程當中，每周還應脈沖式大劑量添加一次消毒劑(jì)(如設(shè)定在周五12-13時)，并要求此時暫停比(bǐ)例添加(jiā)作用。整個(gè)編程十分簡捷(jié)，令複雜多變的流(liú)體添加(jiā)任務得以(yǐ)輕松而精确地(dì)實現。

　　3.4、現場總線ProFibus控制方式

　　在石油化工等大規模(mó)高自動化成度的應用場合，利用數(shù)字(zì)通訊協議進行自動(dòng)化設備之間數據的(de)高速傳輸進而組成網絡式控制系統，容量大，可靠性高，已成為發展的主流。繼二十世紀九十年代初被納(nà)入德(dé)國DIN标準後，現(xiàn)場總線ProFibus于九十年代末又成(chéng)為歐洲标準(EN50170)，在世界範圍(wéi)内得到廣泛采用，已成為(wéi)現場(chǎng)總線技術中代表(biǎo)性協議之一。

　　現場總線ProFibus由三種形勢組(zǔ)成。ProFibus-DP，ProFibus-PA和ProFibus-FMS。其中ProFibus-DP(Decentralized Periphery)定義為分(fèn)散型外圍設備現場(chǎng)總線，系專門為過程控制(zhì)系統與(yǔ)分散的外圍設備(bèi)之間高(gāo)速數據信息交換而設計的。其傳輸介質為雙絞線或光纖聯接的RS485傳輸制式，波特率9.6-12Mb/s，系統構成成本(běn)低，高速可靠。

　　現(xiàn)場總線ProFibus指令集精簡凝練，編程(chéng)非常方(fāng)便。具有(yǒu)現場總線ProFibus通訊功能的計量泵，在具有所有手(shǒu)動調節功能的同時，可(kě)以方便地溶入高級的如集散式計算機控制系(xì)統中，使其各種(zhǒng)功能得以更充分地發揮(huī)，已經成為現(xiàn)代精密計量泵的(de)佼佼者。普羅名特公司計量泵家族中即有三大系列數十個(gè)型号的産品配置了現場總線功能。

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