現在，成熟(shú)的動力驅動方式和液(yè)體輸送端(duān)（泵頭(tóu)）材料技術(shù)使得新型(xíng)計量(liàng)泵幾乎可(kě)以完(wán)成輸送任(rèn)何常(cháng)規和(hé)特殊介質(zhì)的要求，其工作(zuò)壓(yā)力(lì)和容量亦(yì)能滿(mǎn)足工業生産的(de)絕大多數要求(qiú)。

一、概述

作為流體(tǐ)精密計(jì)量(liàng)與投加(jiā)的理(lǐ)想設(shè)備，計(jì)量泵(bèng)如今已被(bèi)廣泛地應用(yòng)于包括(kuò)制藥、食品(pǐn)飲料和石(shí)油化工行(háng)業在内的(de)各個(gè)領域，在工藝過程擔負着強腐(fǔ)蝕性(xìng)、毒(dú)害性、高(gāo)粘(zhān)性(xìng)和高壓介(jiè)質的(de)計量添加任務(wù)。經過(guò)超過(guò)半個(gè)世(shì)紀的實(shí)踐應用和(hé)技術(shù)改進，現在計量(liàng)泵已經進入其(qí)高速增(zēng)長期。現在，成熟(shú)的動力驅動方(fāng)式和液體輸送端（泵頭(tóu)）材料技術使得(dé)新型計量泵幾乎可以完成輸(shū)送任何常規和(hé)特殊(shū)介(jiè)質的要(yào)求，其工作(zuò)壓(yā)力(lì)和容量亦能滿(mǎn)足工業(yè)生産的(de)絕大多數要求(qiú)。

随着人們(men)對生産工(gōng)藝過程指(zhǐ)标和自動化程(chéng)度要(yào)求的普遍(biàn)提高(gāo)，作為(wéi)化學藥(yào)劑(jì)計量和添(tiān)加環節的(de)最終執行機構，計量(liàng)泵的安(ān)全性和(hé)可控制性變得日益重要起來。石油(yóu)化工等(děng)行(háng)業向來以(yǐ)生産(chǎn)過程(chéng)的(de)高(gāo)度自(zì)動化(huà)而著(zhe)稱，也是集(jí)散式、分布(bù)式和(hé)智能式(shì)計(jì)算機控制系統(tǒng)應用(yòng)最廣泛的領域(yù)之一(yī)，因而(ér)要(yào)求(qiú)與之相配套的執行器——計(jì)量泵亦(yì)要具備靈活(huó)多(duō)樣的控制模式(shì)，可以方(fāng)便地與(yǔ)計算機(jī)系統構成(chéng)各種(zhǒng)控制回路(lù)，實現更複雜(zá)更精确(què)的過(guò)程控制。為(wéi)順應(yīng)這一新的(de)趨勢，國(guó)際上著(zhe)名的計量(liàng)泵制(zhì)造商如(rú)德國普(pǔ)羅名(míng)特公(gōng)司在保證其産品傳(chuán)統性能繼續(xù)領(lǐng)先世界的(de)同時(shí)，借助于嵌入式微處(chù)理器系統，将(jiāng)多種調(diào)節控(kòng)制功(gōng)能(néng)和(hé)數據(jù)通訊協(xié)議整合(hé)到計(jì)量泵中，真正實現了(le)從沖(chòng)程頻(pín)率到沖程(chéng)長度的雙維調(diào)節，使其産(chǎn)品成(chéng)為世界(jiè)首創的智能精密(mì)計量(liàng)泵。

二(èr)、計(jì)量泵的(de)基本(běn)工作(zuò)原理

衆所周知(zhī)，計量泵主要(yào)由(yóu)動力驅動(dòng)、流體(tǐ)輸送(sòng)和(hé)調節(jiē)控(kòng)制三(sān)部分(fèn)組成。動力(lì)驅動裝置經由(yóu)機械聯杆系統(tǒng)帶動(dòng)流體(tǐ)輸送(sòng)隔膜(mó)（活塞）實現(xiàn)往複運(yùn)動：

隔(gé)膜(mó)（活塞）于沖程的前半周(zhōu)将被輸(shū)送流體吸(xī)入并于(yú)後半周将流(liú)體排(pái)出泵頭；所(suǒ)以，改(gǎi)變(biàn)沖程的(de)往複運(yùn)動頻率或每(měi)一次往複(fú)運(yùn)動的沖(chòng)程長度即可達至調(diào)節流體輸送量之目的(de)。精(jīng)密的(de)加工精度保證(zhèng)了每次(cì)泵(bèng)出量(liàng)進而實(shí)現(xiàn)被輸(shū)送介質的(de)精密(mì)計量(liàng)。

因(yīn)其動力(lì)驅動(dòng)和流體輸(shū)送方式的(de)不同(tóng)，計量(liàng)泵可以(yǐ)大(dà)緻劃分成柱塞式和(hé)隔膜式兩大種(zhǒng)類。

2.1、柱(zhù)塞式計(jì)量泵(bèng)

主要有(yǒu)普通有閥(fá)泵和(hé)無閥泵兩種。柱(zhù)塞式計量(liàng)泵因(yīn)其結構簡單和(hé)耐高溫高(gāo)壓等(děng)優點而(ér)被廣泛(fàn)應用于石(shí)油化工領(lǐng)域。針對高粘度(dù)介質在高(gāo)壓力(lì)工(gōng)況(kuàng)下普(pǔ)通柱塞(sāi)泵(bèng)的不足，一(yī)種無(wú)閥旋(xuán)轉柱塞式計量(liàng)泵受到(dào)愈來愈(yù)多(duō)的重視(shì)，被廣(guǎng)泛應(yīng)用于糖(táng)漿(jiāng)、巧克(kè)力和(hé)石油添加(jiā)劑(jì)等高粘(zhān)度介(jiè)質(zhì)的(de)計量(liàng)添加(jiā)。因被計量(liàng)介質和泵(bèng)内潤滑劑(jì)之間(jiān)無法(fǎ)實現(xiàn)完全(quán)隔離(lí)這一(yī)結構性缺(quē)點，柱塞(sāi)式計量(liàng)泵在(zài)高防污染要求(qiú)流體(tǐ)計量應用(yòng)中受(shòu)到諸(zhū)多限制。



2.2、隔膜式計量泵

顧(gù)名思(sī)義，隔膜(mó)式(shì)計量(liàng)泵利用特殊設(shè)計加工(gōng)的(de)柔性隔膜(mó)取代(dài)活塞，在驅動(dòng)機(jī)構作(zuò)用下實現往複(fú)運動(dòng)，完成吸入(rù)－排出過(guò)程。由于(yú)隔膜的隔離作(zuò)用，在結構上真(zhēn)正實現了被計(jì)量流(liú)體與驅動(dòng)潤滑機構之間(jiān)的隔離(lí)。高科技的結(jié)構設計和(hé)新型(xíng)材料的選(xuǎn)用已經大大提(tí)高了隔(gé)膜的使(shǐ)用壽(shòu)命，加上複(fú)合材(cái)料(liào)優異的(de)耐腐蝕(shí)特(tè)性(xìng)，隔(gé)膜式(shì)計量(liàng)泵目(mù)前已(yǐ)經(jīng)成(chéng)為流(liú)體計(jì)量應用中的主力泵(bèng)型。

在(zài)隔膜式計量泵(bèng)家族(zú)成員(yuán)裡，液(yè)力驅(qū)動(dòng)式隔膜泵由(yóu)于采(cǎi)用了(le)液壓油均(jun1)勻地(dì)驅動隔(gé)膜，克服(fú)了機械(xiè)直接驅(qū)動方式下(xià)泵隔(gé)膜受(shòu)力過分集(jí)中的缺點，提升了隔(gé)膜壽命和(hé)工作壓力(lì)上限。為了克(kè)服單隔(gé)膜式(shì)計量泵可(kě)能出(chū)現(xiàn)的因隔(gé)膜破損而造成(chéng)的工作故(gù)障，有(yǒu)的計量泵(bèng)配備(bèi)了隔(gé)膜破損傳感器，實(shí)現隔膜(mó)破裂(liè)時自(zì)動連(lián)鎖保護(hù)；具(jù)有雙(shuāng)隔膜結構泵頭的計量(liàng)進(jìn)一步提高(gāo)了(le)其安全(quán)性，适合對(duì)安(ān)全保護特别(bié)敏感(gǎn)的應用場合。
作為隔(gé)膜式計量(liàng)泵的一(yī)種，電磁(cí)驅動式(shì)計量泵(bèng)以電磁鐵(tiě)産生脈動(dòng)驅動力，省(shěng)卻了電機(jī)和變(biàn)速機(jī)構，使得系(xì)統小(xiǎo)巧緊湊，是小量(liàng)程(chéng)低(dī)壓計(jì)量泵的重要分(fèn)支。

現在(zài)，精密計(jì)量泵技(jì)術已經(jīng)非常(cháng)成熟，其流(liú)體計量輸(shū)送能(néng)力最大可(kě)達0-100,000l/h，工(gōng)作壓力(lì)最高達4000bar，工作範(fàn)圍覆蓋(gài)了工業生産所(suǒ)有領域的要求(qiú)。

三、計量泵(bèng)的控(kòng)制

計(jì)量泵(bèng)每一(yī)次(cì)的流體(tǐ)泵出量決定(dìng)了其計(jì)量容量。在(zài)一定(dìng)的有效隔膜面(miàn)積下，泵的(de)輸出(chū)流體(tǐ)的體積流(liú)量正比與(yǔ)沖程(chéng)長度l和沖(chòng)程頻(pín)率f：v∝a*f*l

在計(jì)量介質(zhì)和工(gōng)作壓(yā)力确(què)定情況下，通過(guò)調節沖程長度(dù)l和沖程頻(pín)率f即(jí)可實現對(duì)計量(liàng)泵輸(shū)出的雙維(wéi)調(diào)節。

盡管沖程(chéng)長度和頻(pín)率都(dōu)可以作為(wéi)調節(jiē)變量，但(dàn)在工程(chéng)應用(yòng)中一(yī)般将(jiāng)沖程長度視為(wéi)粗調(diào)變量，沖程(chéng)頻率為細(xì)調變量：調節沖(chòng)程長度至一定值，然(rán)後通(tōng)過(guò)改變其(qí)頻率實現(xiàn)精細(xì)調節，增加(jiā)調節的靈活性。在相(xiàng)對簡單的應用場合，亦可以手(shǒu)動設置沖(chòng)程長(zhǎng)度，僅将(jiāng)沖(chòng)程頻率作為(wéi)調節變(biàn)量，從而(ér)簡(jiǎn)化系(xì)統配置。

3.1、常(cháng)規模(mó)拟/開關信(xìn)号(hào)調節方式(shì)

過程控(kòng)制應用(yòng)中廣泛(fàn)采用(yòng)0/4-20ma模拟電流(liú)信号作為(wéi)傳感(gǎn)器、控(kòng)制器(qì)和(hé)執(zhí)行機構間(jiān)信号交換的标準，具(jù)有外控(kòng)功能的(de)計(jì)量泵亦主要(yào)采用這種方(fāng)式，實現(xiàn)對沖程頻(pín)率和(hé)沖程頻率的外部調節。

位(wèi)置式伺服機構(gòu)是實(shí)現沖(chòng)程長度調節的(de)最普遍方法(fǎ)。一(yī)體化(huà)的伺(sì)服機(jī)構被設計成能夠直(zhí)接接受來自調(diào)節器或(huò)計算機(jī)的0/4-20ma控制信号，從(cóng)而自(zì)動調節沖(chòng)程長(zhǎng)度在0-100％範圍内變化(huà)。

相對而(ér)言實現沖(chòng)程頻(pín)率調節的方法(fǎ)比較多樣，主要有(yǒu)變頻電機控(kòng)制和(hé)直接(jiē)繼電觸點(diǎn)控(kòng)制兩種(zhǒng)。經由(yóu)0/4-20ma電流信号(hào)控制的(de)變(biàn)頻調(diào)速器驅動計量泵電動機按所(suǒ)需速度運(yùn)行，從而實現(xiàn)沖程頻(pín)率的調節(jiē)。對于(yú)電磁(cí)驅動和部(bù)分電機驅動的(de)計量(liàng)泵，亦可以利用外(wài)部(bù)觸點(diǎn)信号來(lái)調(diào)節沖(chòng)程頻率。


3.2、基地式控制方式

在某(mǒu)些特殊場(chǎng)合，如ph值調節，計(jì)量泵作為(wéi)執行器，在(zài)調節(jiē)器的控制(zhì)下添加酸或堿(jiǎn)。為簡化系統配置和(hé)提高可靠(kào)性，以(yǐ)微處理器(qì)為核心的嵌入(rù)式控制系統被(bèi)直接集成(chéng)到計(jì)量泵(bèng)内，如此隻(zhī)需外接(jiē)一支ph傳感器，即可構成(chéng)完整的(de)調(diào)節系(xì)統。這種(zhǒng)基地式(shì)智能計(jì)量(liàng)泵概念也适(shì)用于控(kòng)制其(qí)它工(gōng)藝參(cān)數，如氧化(huà)還原電位(orp)和餘(yú)氯濃(nóng)度調(diào)節(jiē)等應用(yòng)場合(hé)。

3.3、設定程序(xù)式控制

由于内(nèi)部集成了(le)微處理計(jì)算機，一些(xiē)計量(liàng)泵産(chǎn)品的(de)調控(kòng)性能和操(cāo)作性(xìng)能得到了(le)充分提(tí)升，在跟随外部(bù)控(kòng)制命(mìng)令實(shí)現實時計(jì)量流量調節之外，還具有(yǒu)定量(liàng)添加(jiā)，時間(jiān)序列觸發程序(xù)式添(tiān)加，事件序列觸發程序式(shì)添加，時(shí)間－事件(jiàn)混合(hé)觸發程(chéng)序式添加和自動(dòng)校正等多種工作模(mó)式，并(bìng)可(kě)以提供(gòng)以泵(bèng)出流(liú)體總(zǒng)量，剩餘沖(chòng)程次(cì)數和(hé)待輸(shū)送流(liú)體容量(liàng)，設定沖程長(zhǎng)度(dù)和其它(tā)相(xiàng)關(guān)的計量泵(bèng)工作參數(shù)等有(yǒu)用信(xìn)息。

時(shí)間序列觸(chù)發(fā)程序式(shì)工作(zuò)方式令計(jì)量泵完全依據(jù)實時時鐘，按預(yù)先規(guī)劃的任務(wù)清單，在指(zhǐ)定時刻按設(shè)定的沖(chòng)程次數(shù)或時間(jiān)定量添加工作介質(zhì)，時間可以(yǐ)以每小(xiǎo)時，天，工(gōng)作日，公休日，一(yī)周和(hé)二周為周(zhōu)期靈(líng)活(huó)設(shè)定；而(ér)事件序(xù)列(liè)觸發(fā)程序(xù)式工作方式令(lìng)計量(liàng)泵完(wán)全依據實時觸(chù)發事件(jiàn)，按預先(xiān)規劃的任(rèn)務清(qīng)單，在(zài)特定(dìng)事件(jiàn)發生(shēng)時(shí)（觸(chù)點輸入）按設(shè)定的沖(chòng)程次(cì)數(shù)或時間定量添加(jiā)工作介質。

以上兩種方式(shì)可(kě)以有機(jī)混合，完成(chéng)更複雜的時間－事件混合觸發(fā)工作(zuò)模式。最(zuì)多可設(shè)定81個(gè)事件(jiàn)。

一個(gè)簡單的例子是(shì)冷卻塔循環水(shuǐ)消毒(dú)滅藻(zǎo)系統(tǒng)。消毒劑以(yǐ)特定(dìng)濃度(dù)根據補充水流(liú)量比(bǐ)例添(tiān)加；并(bìng)按工藝要(yào)求，在(zài)比例添加(jiā)過程(chéng)當(dāng)中，每周還應(yīng)脈沖式大(dà)劑量添加一次(cì)消毒劑（如設定(dìng)在周五(wǔ)12-13時），并要(yào)求此時暫(zàn)停比(bǐ)例添(tiān)加作(zuò)用。整(zhěng)個編(biān)程十(shí)分簡(jiǎn)捷，令(lìng)複雜(zá)多變(biàn)的流體(tǐ)添(tiān)加任務得以輕松而(ér)精确地實現。

3.4、現場(chǎng)總(zǒng)線profibus控制方(fāng)式

在石(shí)油化工等大規(guī)模高自(zì)動化成度的應(yīng)用場(chǎng)合(hé)，利用數(shù)字通(tōng)訊(xùn)協(xié)議進(jìn)行自動化設備(bèi)之間數(shù)據(jù)的高(gāo)速傳輸進而組成網絡式控制(zhì)系(xì)統(tǒng)，容(róng)量大，可(kě)靠性高，已成(chéng)為(wéi)發展的主流。繼(jì)二十世紀(jì)九十年代初被納入德國din标準(zhǔn)後，現(xiàn)場總(zǒng)線(xiàn)profibus于九十(shí)年代末又(yòu)成為(wéi)歐洲标準(en50170)，在世(shì)界範圍内得到(dào)廣泛(fàn)采用，已成(chéng)為現場總線技(jì)術中(zhōng)代表(biǎo)性協(xié)議之一。

現(xiàn)場總線profibus由(yóu)三種形勢(shì)組成。profibus－dp，profibus－pa和profibus－fms。其中profibus－dp(decentralizedperiphery)定(dìng)義為(wéi)分(fèn)散型外(wài)圍設(shè)備現(xiàn)場總線，系專(zhuān)門為過(guò)程控制系統與(yǔ)分散(sàn)的外(wài)圍設(shè)備之間(jiān)高速數(shù)據信(xìn)息交(jiāo)換而(ér)設計(jì)的。其傳輸(shū)介質(zhì)為雙絞線(xiàn)或光纖聯(lián)接的(de)rs485傳輸制式，波特率9.6-12mb/s，系統構(gòu)成成本低，高速可靠。

現場總線profibus指令集精(jīng)簡凝(níng)練，編(biān)程非常方便。具(jù)有現場(chǎng)總(zǒng)線profibus通(tōng)訊功(gōng)能的計量泵，在具(jù)有(yǒu)所有(yǒu)手動調節(jiē)功能(néng)的同(tóng)時，可以方(fāng)便地溶入高級(jí)的如集散式計(jì)算機控制系統(tǒng)中(zhōng)，使其各種功(gōng)能得以(yǐ)更(gèng)充分(fèn)地發(fā)揮，已(yǐ)經成為現代精(jīng)密計量泵的佼佼者(zhě)。普羅名特公司計量泵家族中(zhōng)即有(yǒu)三大系列數十個型号的(de)産品(pǐn)配(pèi)置了現(xiàn)場總(zǒng)線功能。

四(sì)、結束語

今(jīn)天，計(jì)量泵的研發已(yǐ)經超越了(le)其傳(chuán)統意義上單純追求容量和材(cái)質的(de)範(fàn)疇，轉而(ér)面向高精(jīng)度，多(duō)功能(néng)和(hé)智能化(huà)的發(fā)展方向，這(zhè)一趨勢已(yǐ)經成(chéng)為世界主要計量泵生商的共識。

• 06-17 計(jì)量泵常(cháng)用問題解決(jué)方(fāng)法(fǎ)
• 06-17 計量(liàng)泵的種類和特(tè)點以(yǐ)及流量調(diào)節方式
• 06-10 隔膜(mó)計(jì)量泵如何處理(lǐ)故障
• 06-10 如何更換(huàn)計量(liàng)泵的(de)隔膜(mó)的方法
• 06-05 隔膜式(shì)計量泵是如何(hé)進行(háng)工作(zuò)的