作為流體(tǐ)精密計量(liàng)與投加的理想(xiǎng)設備(bèi)，計(jì)量泵(bèng)如(rú)今已被廣(guǎng)泛地(dì)應用于(yú)包括制(zhì)藥、食(shí)品飲料和(hé)石(shí)油化工行業(yè)在内(nèi)的各個領域，在(zài)工藝(yì)過程擔負着強(qiáng)腐蝕性、毒害性、高粘性(xìng)和高壓介質(zhì)的計量添加任(rèn)務。經(jīng)過超過半(bàn)個世(shì)紀(jì)的實踐(jiàn)應用(yòng)和技術改(gǎi)進(jìn)，現(xiàn)在計量泵(bèng)已經進(jìn)入(rù)其高速增長期。現在，成熟的動力驅動方(fāng)式和液體輸(shū)送端(duān)(泵(bèng)頭)材(cái)料技術使得新型計量泵(bèng)幾乎(hū)可以(yǐ)完成輸送任何(hé)常規和特(tè)殊(shū)介質的要求(qiú)，其工作壓(yā)力(lì)和容量亦能(néng)滿足(zú)工業生産的絕大多(duō)數要求。

　　随(suí)着人們對生産工藝過(guò)程指标(biāo)和自動(dòng)化程度(dù)要求的普遍提(tí)高，作為(wéi)化(huà)學藥劑計(jì)量(liàng)和(hé)添加(jiā)環節的最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)，計量泵(bèng)的安全(quán)性和可(kě)控制(zhì)性(xìng)變得日(rì)益重要(yào)起來。石(shí)油化工等行(háng)業(yè)向來以生産過(guò)程的高度自動(dòng)化而(ér)著稱，也是集散式、分布式(shì)和智能(néng)式計算(suàn)機控(kòng)制系統應(yīng)用最廣(guǎng)泛的領域之一，因而要求與之相配套(tào)的執行器——計量(liàng)泵亦要(yào)具備靈(líng)活多(duō)樣(yàng)的控制(zhì)模式，可以方便(biàn)地與計算機系(xì)統構成各(gè)種控(kòng)制回路，實現更(gèng)複雜更精(jīng)确的過程控制。為順(shùn)應這一新(xīn)的趨(qū)勢，國(guó)際上著名(míng)的計量(liàng)泵(bèng)制造商如德國普羅(luó)名特(tè)公司(sī)在保證(zhèng)其産品(pǐn)傳統(tǒng)性能繼續領先(xiān)世界的(de)同(tóng)時，借(jiè)助于嵌入式微(wēi)處理(lǐ)器系統，将多種調節(jiē)控制功能和數據通訊協(xié)議整合到計量(liàng)泵中，真正(zhèng)實現了從(cóng)沖程(chéng)頻率(lǜ)到(dào)沖程長(zhǎng)度的雙(shuāng)維調節(jiē)，使其(qí)産品(pǐn)成為(wéi)世界首創(chuàng)的智(zhì)能精(jīng)密計(jì)量泵。

　　二、計量泵的基(jī)本工作原理

　　衆(zhōng)所周知，計量泵主要由動力驅(qū)動、流(liú)體輸送和調節控(kòng)制三部(bù)分組成。動力(lì)驅(qū)動裝置(zhì)經由機(jī)械聯(lián)杆系(xì)統帶(dài)動流體輸送隔(gé)膜(活塞)實現往(wǎng)複運動(dòng)：

　　隔膜(活(huó)塞)于沖程的前(qián)半周将被輸送(sòng)流體(tǐ)吸(xī)入并于(yú)後半(bàn)周将流體(tǐ)排出泵頭；所以，改變沖程(chéng)的往複運(yùn)動(dòng)頻(pín)率或(huò)每一(yī)次(cì)往複運(yùn)動的沖程(chéng)長度(dù)即可(kě)達至調節流體(tǐ)輸送量之目的(de)。精(jīng)密的加(jiā)工精(jīng)度保證了(le)每次泵(bèng)出量進(jìn)而實(shí)現被輸(shū)送(sòng)介質(zhì)的精(jīng)密計(jì)量。因其動力驅動和(hé)流(liú)體(tǐ)輸送(sòng)方式的不同，計量泵可以大緻(zhì)劃分成柱塞式和隔膜式兩大(dà)種類(lèi)。

　　2.1、柱塞(sāi)式計量泵(bèng)

　　主要有普(pǔ)通有(yǒu)閥泵(bèng)和無閥泵(bèng)兩種(zhǒng)。柱塞(sāi)式計(jì)量(liàng)泵(bèng)因其(qí)結構(gòu)簡(jiǎn)單和耐(nài)高溫高壓等優(yōu)點而(ér)被廣泛應(yīng)用于(yú)石油(yóu)化工領域。針(zhēn)對高粘(zhān)度介(jiè)質在高壓(yā)力工況下普通(tōng)柱塞泵的不(bú)足(zú)，一種無閥旋轉(zhuǎn)柱塞式計量泵受到(dào)愈來愈多(duō)的(de)重視，被廣泛應用(yòng)于糖漿、巧克力(lì)和石油添(tiān)加劑等(děng)高(gāo)粘度(dù)介質的計量添加。因被計(jì)量介(jiè)質和泵内潤滑劑之間無法實(shí)現完全隔(gé)離這(zhè)一結構性缺點，柱(zhù)塞式計量泵(bèng)在高防污染要(yào)求流體(tǐ)計(jì)量應用中(zhōng)受(shòu)到諸多限制(zhì)。

　　2.2、隔膜式計量(liàng)泵

　　顧(gù)名(míng)思義(yì)，隔膜式計量泵利用(yòng)特殊設計(jì)加工(gōng)的(de)柔性隔膜取代活塞，在(zài)驅(qū)動機構作用(yòng)下實(shí)現往複(fú)運(yùn)動，完成(chéng)吸(xī)入-排出過(guò)程。由于隔膜的(de)隔離(lí)作用(yòng)，在結構上真正(zhèng)實現了被(bèi)計量流體與(yǔ)驅動潤滑機構之間的隔離。高科技的結構設計(jì)和新(xīn)型材料的選用(yòng)已經(jīng)大大(dà)提高了隔(gé)膜的使用壽命，加上(shàng)複合(hé)材料優異的耐(nài)腐蝕特(tè)性(xìng)，隔膜(mó)式計量(liàng)泵(bèng)目前已經成為流體計量(liàng)應用中的(de)主力泵(bèng)型(xíng)。在隔膜式(shì)計(jì)量泵家(jiā)族成員(yuán)裡，液力(lì)驅動(dòng)式(shì)隔膜泵(bèng)由于采用了液(yè)壓油均勻地驅(qū)動隔膜，克(kè)服了(le)機械(xiè)直接(jiē)驅動(dòng)方式(shì)下(xià)泵(bèng)隔膜(mó)受力(lì)過(guò)分集中(zhōng)的缺(quē)點，提升了隔膜(mó)壽(shòu)命(mìng)和(hé)工(gōng)作壓力上(shàng)限。為(wéi)了克(kè)服單隔膜(mó)式計量泵可能出現(xiàn)的因隔膜(mó)破損而造成的工作(zuò)故(gù)障，有的(de)計量泵(bèng)配備了隔膜破損傳感器，實現隔膜破(pò)裂時(shí)自動(dòng)連鎖保護；具有雙隔膜結構泵頭的(de)計量(liàng)進一(yī)步提高(gāo)了其(qí)安全性(xìng)，适合對安(ān)全保(bǎo)護特别敏感的(de)應用場(chǎng)合。

　　作為(wéi)隔膜(mó)式計量泵(bèng)的一種，電磁驅(qū)動式(shì)計(jì)量泵以(yǐ)電磁(cí)鐵産(chǎn)生脈(mò)動驅(qū)動力，省卻(què)了電(diàn)機和變速(sù)機構，使(shǐ)得系統(tǒng)小巧緊湊，是(shì)小(xiǎo)量程(chéng)低壓(yā)計量(liàng)泵的重要分支。

　　現在，精(jīng)密計量(liàng)泵(bèng)技術已(yǐ)經非(fēi)常成熟，其流體(tǐ)計量(liàng)輸送能力(lì)最大可達0-100，000l/h，工作(zuò)壓力(lì)最(zuì)高(gāo)達4000 bar，工作範圍覆蓋了(le)工業生(shēng)産(chǎn)所(suǒ)有(yǒu)領域(yù)的要求。

　　三、計量泵的控制(zhì)

　　計量(liàng)泵每一次(cì)的流體泵出量(liàng)決定(dìng)了(le)其計量(liàng)容量。在一(yī)定的(de)有效隔(gé)膜面積(jī)下，泵(bèng)的(de)輸出流(liú)體的體積流量(liàng)正比與沖程(chéng)長(zhǎng)度l和沖(chòng)程(chéng)頻率(lǜ)f：v∝a*f*l

　　在計量(liàng)介(jiè)質和(hé)工作(zuò)壓力确定情(qíng)況下，通過調節沖(chòng)程長度(dù)l和(hé)沖程(chéng)頻(pín)率f即可(kě)實現對計量泵(bèng)輸出的雙維調節。

　　盡管沖程長(zhǎng)度和頻(pín)率(lǜ)都可(kě)以作為(wéi)調節變(biàn)量，但在(zài)工程應(yīng)用中(zhōng)一般将沖(chòng)程(chéng)長度視為粗(cū)調變量(liàng)，沖程頻(pín)率為細調(diào)變量：調節沖程長度至一定(dìng)值(zhí)，然後通過改(gǎi)變其頻(pín)率實現精細(xì)調(diào)節，增加(jiā)調節的靈活性。在(zài)相對(duì)簡單(dān)的應用場(chǎng)合，亦(yì)可以(yǐ)手動(dòng)設置(zhì)沖(chòng)程長度(dù)，僅将(jiāng)沖程(chéng)頻率(lǜ)作為調節變量，從而(ér)簡(jiǎn)化(huà)系統(tǒng)配置。

　　3.1、常規模拟(nǐ)/開關信号調節(jiē)方式(shì)

　　過(guò)程(chéng)控制(zhì)應用中廣泛采(cǎi)用0/4-20ma模拟電流信(xìn)号作為傳感器(qì)、控制(zhì)器和(hé)執行(háng)機構(gòu)間(jiān)信号交換的标準，具有(yǒu)外控功(gōng)能的計量泵(bèng)亦主(zhǔ)要采(cǎi)用這種方式，實(shí)現對沖(chòng)程頻率(lǜ)和沖程(chéng)頻率的(de)外部(bù)調節(jiē)。

　　位置(zhì)式伺服機(jī)構是實現(xiàn)沖(chòng)程(chéng)長度(dù)調節的最(zuì)普遍(biàn)方法(fǎ)。一(yī)體化的(de)伺服機構被設計(jì)成能夠直接(jiē)接受來自(zì)調節器或計算機的(de)0/4-20ma控制信(xìn)号，從而(ér)自動(dòng)調節沖程(chéng)長(zhǎng)度在0-100%範圍内(nèi)變化(huà)。

　　相對而(ér)言(yán)實現沖(chòng)程(chéng)頻率調節(jiē)的方(fāng)法比(bǐ)較多樣，主要有(yǒu)變頻電機控制(zhì)和直(zhí)接(jiē)繼電觸(chù)點控(kòng)制兩(liǎng)種。經由0/4-20ma電流信(xìn)号控(kòng)制的(de)變頻(pín)調速(sù)器驅動計(jì)量泵(bèng)電動(dòng)機按所需(xū)速度運(yùn)行(háng)，從而(ér)實現沖(chòng)程頻率(lǜ)的調(diào)節。對(duì)于電磁驅動(dòng)和部分(fèn)電機驅動(dòng)的計量泵，亦可以利用外部(bù)觸點信(xìn)号來(lái)調節(jiē)沖程(chéng)頻(pín)率。

　　3.2、基地(dì)式控(kòng)制方式

　　在某些(xiē)特殊場合，如ph值(zhí)調節，計(jì)量泵作(zuò)為執行器(qì)，在調節(jiē)器(qì)的控制下(xià)添加酸或堿。為簡化(huà)系統配置(zhì)和提高可靠性(xìng)，以微處理器為(wéi)核心的嵌入式(shì)控制系統被直(zhí)接集(jí)成到計量泵内，如此隻需(xū)外接(jiē)一(yī)支ph傳感器，即可構成完(wán)整的(de)調節(jiē)系統(tǒng)。這種(zhǒng)基(jī)地式智能計量泵概念(niàn)也适用于控制(zhì)其它工藝參數，如氧化還原電(diàn)位(orp)和餘氯濃度調節等應用場(chǎng)合。

　　3.3、設定(dìng)程(chéng)序式(shì)控制(zhì)

　　由于内部(bù)集成了微(wēi)處理(lǐ)計算(suàn)機，一些計量泵産品(pǐn)的調(diào)控性(xìng)能(néng)和操作(zuò)性(xìng)能得到了充分提(tí)升，在跟随(suí)外部控制命令(lìng)實現(xiàn)實時(shí)計量(liàng)流量調節之外(wài)，還(hái)具有定量添(tiān)加，時間序列(liè)觸(chù)發程(chéng)序式(shì)添加，事件序(xù)列觸發(fā)程序(xù)式添(tiān)加，時間-事件混合觸(chù)發程序式添加和自動校(xiào)正等多種工(gōng)作模式，并可以提供以泵(bèng)出流(liú)體總量(liàng)，剩餘沖程(chéng)次數和待(dài)輸送(sòng)流體(tǐ)容量，設定(dìng)沖程(chéng)長度(dù)和其它相(xiàng)關的計(jì)量泵工(gōng)作參(cān)數(shù)等有用(yòng)信息。

　　時間(jiān)序列(liè)觸發程(chéng)序式工(gōng)作方式令計量泵完(wán)全依據實(shí)時時(shí)鐘(zhōng)，按預先(xiān)規劃的任務清(qīng)單，在指定(dìng)時刻(kè)按設(shè)定的沖程(chéng)次數或時間定(dìng)量添加工作介(jiè)質，時間可(kě)以以每小(xiǎo)時，天(tiān)，工作日，公休(xiū)日(rì)，一周(zhōu)和二(èr)周為周期(qī)靈活(huó)設定；而(ér)事(shì)件序(xù)列觸發程序式工作(zuò)方式令計量泵完全(quán)依(yī)據(jù)實時觸發(fā)事件，按預先規(guī)劃的任務清單(dān)，在特定事件發(fā)生時(觸點輸入(rù))按設定的沖程(chéng)次數或時(shí)間定量添加工(gōng)作介質。以上(shàng)兩(liǎng)種方(fāng)式可以有機混(hùn)合，完(wán)成更複雜(zá)的時間-事件混合觸發工作模(mó)式。最多可設定(dìng)81個事(shì)件。

　　一(yī)個簡(jiǎn)單的例子是冷(lěng)卻塔循環水消(xiāo)毒滅藻系統。消(xiāo)毒劑(jì)以特(tè)定濃(nóng)度根(gēn)據補充水(shuǐ)流量比例(lì)添加；并按工藝要求(qiú)，在比例添加過(guò)程當(dāng)中，每周還(hái)應脈(mò)沖式(shì)大劑(jì)量添(tiān)加一次消(xiāo)毒劑(如設定在(zài)周五(wǔ)12-13時)，并要求(qiú)此時(shí)暫(zàn)停比例添加(jiā)作(zuò)用。整個(gè)編程十分簡捷(jié)，令複雜多變(biàn)的(de)流體添加任務(wù)得以(yǐ)輕松而精确地實現(xiàn)。

　　3.4、現場總線profibus控(kòng)制方式(shì)

　　在石油(yóu)化工等(děng)大規模高自動(dòng)化成度(dù)的(de)應用(yòng)場合，利用數字通訊協(xié)議(yì)進行(háng)自動化設(shè)備(bèi)之(zhī)間數據的(de)高速(sù)傳輸進而組成(chéng)網絡(luò)式(shì)控制系(xì)統，容(róng)量大，可靠(kào)性高，已成(chéng)為發(fā)展的主流(liú)。繼二十世(shì)紀九十年代初被納入德(dé)國din标準後，現場總線profibus于(yú)九十年(nián)代末又成為歐(ōu)洲标(biāo)準(zhǔn)(en50170)，在(zài)世界(jiè)範圍内得(dé)到廣(guǎng)泛采用，已成為(wéi)現場總線(xiàn)技術(shù)中代表性協議(yì)之一。

　　現場(chǎng)總線(xiàn)profibus由三(sān)種形勢組成。profibus-dp，profibus-pa和profibus-fms。其中(zhōng)profibus-dp(decentralized periphery)定義(yì)為分(fèn)散型外圍(wéi)設備現場總線，系專門為(wéi)過程(chéng)控制(zhì)系(xì)統(tǒng)與分散(sàn)的外圍設備(bèi)之間高速數據信息交(jiāo)換(huàn)而設(shè)計的(de)。其傳(chuán)輸介質為(wéi)雙絞線或(huò)光纖聯接(jiē)的rs485傳(chuán)輸制式，波特率9.6-12mb/s，系統(tǒng)構成成本(běn)低，高(gāo)速可靠。

　　現場總(zǒng)線(xiàn)profibus指(zhǐ)令集(jí)精簡(jiǎn)凝(níng)練，編程(chéng)非常方便。具(jù)有(yǒu)現場總線profibus通訊(xùn)功能的計量泵(bèng)，在具(jù)有所(suǒ)有手(shǒu)動調節功能的(de)同時(shí)，可(kě)以(yǐ)方便(biàn)地溶入(rù)高(gāo)級的如集散式(shì)計算機控制系統中(zhōng)，使(shǐ)其(qí)各種功能(néng)得以更充(chōng)分地(dì)發揮，已經成為(wéi)現代(dài)精密計量(liàng)泵的(de)佼佼者。普(pǔ)羅名特公司計(jì)量泵家族中(zhōng)即(jí)有三大系(xì)列數(shù)十個型号的産(chǎn)品配置了(le)現場總線功能。

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