現(xiàn)在，成熟的動(dòng)力驅動方式和液體輸送(sòng)端(duān)（泵頭(tóu)）材料(liào)技術(shù)使得新(xīn)型計量(liàng)泵幾乎可(kě)以完(wán)成輸送(sòng)任何常(cháng)規和特殊(shū)介(jiè)質的要求，其(qí)工作壓力和(hé)容(róng)量亦能滿(mǎn)足工業生(shēng)産的絕(jué)大多數(shù)要求。

一、概述(shù)

作(zuò)為流體精(jīng)密計(jì)量與(yǔ)投加的理(lǐ)想設(shè)備，計量泵如今已被廣泛(fàn)地應用于包括(kuò)制藥(yào)、食品(pǐn)飲料(liào)和石(shí)油(yóu)化工行業在内的各個(gè)領域，在(zài)工(gōng)藝過(guò)程擔(dān)負(fù)着(zhe)強腐(fǔ)蝕性、毒(dú)害性、高粘性(xìng)和高壓介(jiè)質的計(jì)量(liàng)添加任務(wù)。經過超過(guò)半個(gè)世紀的實(shí)踐應用和技術(shù)改進，現在計量(liàng)泵已經進入其(qí)高速增長期。現在，成(chéng)熟的(de)動力驅動(dòng)方(fāng)式和液(yè)體輸送(sòng)端（泵頭(tóu)）材料(liào)技(jì)術(shù)使得新型(xíng)計量泵幾(jǐ)乎可以完成輸(shū)送任(rèn)何常(cháng)規和(hé)特殊介質(zhì)的要(yào)求，其工作壓力(lì)和容量亦(yì)能滿足工(gōng)業生産的(de)絕大多數(shù)要求(qiú)。

随着人們對生(shēng)産工藝過(guò)程指标(biāo)和(hé)自動化程(chéng)度要求的普遍提高，作為化學藥劑(jì)計(jì)量(liàng)和添加環(huán)節的最終(zhōng)執行機構(gòu)，計量(liàng)泵的安全性和(hé)可控制性(xìng)變得日益(yì)重要(yào)起來。石油化工(gōng)等行(háng)業(yè)向(xiàng)來以生産(chǎn)過程的高(gāo)度自(zì)動化(huà)而著稱，也是集(jí)散式、分布(bù)式和(hé)智能(néng)式計(jì)算機控制(zhì)系統(tǒng)應用最廣泛的(de)領域之一(yī)，因而(ér)要求與(yǔ)之相配(pèi)套的執行(háng)器——計量泵亦要具備(bèi)靈活多樣的控制模式，可以方(fāng)便地與(yǔ)計算機系統(tǒng)構成各種(zhǒng)控制(zhì)回路(lù)，實現更複(fú)雜更精确(què)的過程控制。為順應這一新的(de)趨勢，國際上著(zhe)名的計量泵制(zhì)造商如(rú)德國普羅名特**在保證其産品傳(chuán)統性(xìng)能繼(jì)續領(lǐng)先世界的同時(shí)，借助(zhù)于嵌入(rù)式微處(chù)理器系統，将多(duō)種調(diào)節(jiē)控制功(gōng)能和(hé)數據通訊(xùn)協(xié)議整合到計(jì)量泵中，真正實(shí)現了從沖程頻率到沖(chòng)程長度(dù)的雙(shuāng)維調(diào)節，使(shǐ)其産品(pǐn)成為世(shì)界首(shǒu)創的(de)智能(néng)精密計量(liàng)泵。

二、計量(liàng)泵(bèng)的(de)基本(běn)工作原理

衆所(suǒ)周知(zhī)，計(jì)量泵主(zhǔ)要由動(dòng)力(lì)驅動(dòng)、流體輸送(sòng)和調(diào)節控制三部分(fèn)組成。動(dòng)力(lì)驅動(dòng)裝置經由機械(xiè)聯杆系統帶(dài)動流體輸送(sòng)隔膜(mó)（活塞）實(shí)現往複(fú)運動：

隔膜（活塞）于沖程的前半(bàn)周将被輸送(sòng)流體吸入(rù)并于後半周将(jiāng)流體排出泵(bèng)頭；所(suǒ)以，改變沖程的(de)往複(fú)運動頻率或每(měi)一次往複運動(dòng)的沖程(chéng)長度即(jí)可達至調節流體輸(shū)送(sòng)量(liàng)之目(mù)的。精密的加(jiā)工精度(dù)保證(zhèng)了每(měi)次泵(bèng)出(chū)量(liàng)進而實現被(bèi)輸送介(jiè)質的精密計量。

因其(qí)動力(lì)驅動(dòng)和流體(tǐ)輸送方式的不同(tóng)，計量(liàng)泵可(kě)以大(dà)緻劃(huà)分成(chéng)柱塞式和(hé)隔膜式兩(liǎng)大種(zhǒng)類。

2.1、柱塞(sāi)式計量(liàng)泵

主要有普通(tōng)有閥(fá)泵和(hé)無閥(fá)泵兩種(zhǒng)。柱(zhù)塞式(shì)計量泵因其結(jié)構簡單(dān)和(hé)耐高(gāo)溫高壓等優點(diǎn)而被(bèi)廣泛應用于石(shí)油(yóu)化工領(lǐng)域。針對高粘度(dù)介質在高壓力(lì)工況下(xià)普(pǔ)通柱(zhù)塞泵的(de)不足，一(yī)種無閥旋轉柱(zhù)塞式計量泵受(shòu)到愈來(lái)愈(yù)多的(de)重視(shì)，被(bèi)廣泛應用于糖漿、巧克力和石(shí)油添加(jiā)劑等高(gāo)粘(zhān)度介質的計量(liàng)添加(jiā)。因被計量介質(zhì)和泵内潤(rùn)滑劑(jì)之間(jiān)無法(fǎ)實現(xiàn)完全隔離(lí)這一(yī)結構性缺(quē)點，柱塞式(shì)計(jì)量泵在(zài)高防污染要求(qiú)流體計(jì)量應用(yòng)中受到諸多(duō)限制。



2.2、隔膜式計量(liàng)泵

顧名(míng)思義，隔膜式(shì)計量泵利(lì)用(yòng)特殊(shū)設(shè)計加(jiā)工的(de)柔性(xìng)隔膜(mó)取代活塞，在驅動機(jī)構作用下實現往複運動，完成吸入－排出(chū)過程(chéng)。由于隔膜(mó)的隔離(lí)作用，在(zài)結構上真正實(shí)現了(le)被計量流(liú)體(tǐ)與(yǔ)驅動潤滑(huá)機構之間的隔(gé)離。高(gāo)科(kē)技的結(jié)構設計(jì)和新型(xíng)材料(liào)的選用已(yǐ)經(jīng)大(dà)大(dà)提高了(le)隔膜的(de)使(shǐ)用壽(shòu)命，加上複合材(cái)料優異(yì)的(de)耐腐(fǔ)蝕特(tè)性，隔(gé)膜式計量泵目前已(yǐ)經成為流(liú)體計量應用中(zhōng)的主力泵型。

在(zài)隔膜(mó)式計(jì)量(liàng)泵家族(zú)成員裡，液力驅(qū)動式隔(gé)膜泵由于采用了液壓(yā)油均(jun1)勻(yún)地驅動(dòng)隔膜(mó)，克服了機(jī)械(xiè)直接驅動方(fāng)式下泵隔膜受(shòu)力過分集(jí)中的(de)缺點，提升了隔(gé)膜壽命和(hé)工作(zuò)壓(yā)力(lì)上限。為了(le)克服單隔(gé)膜式(shì)計量泵可能出(chū)現的因(yīn)隔膜破(pò)損而造成(chéng)的工(gōng)作故障，有的計(jì)量泵配備了隔(gé)膜破損傳(chuán)感器，實現隔(gé)膜破裂(liè)時自動(dòng)連(lián)鎖保(bǎo)護；具有雙隔膜(mó)結構泵頭的(de)計(jì)量進(jìn)一步提高(gāo)了其安全性，适(shì)合對安全保護(hù)特(tè)别敏感的應(yīng)用場(chǎng)合(hé)。
作(zuò)為隔(gé)膜式計量泵的(de)一種，電(diàn)磁驅動(dòng)式計量泵以電磁鐵産生脈動(dòng)驅動力，省卻了(le)電機(jī)和(hé)變速機(jī)構，使得(dé)系統小巧緊(jǐn)湊，是小量(liàng)程低壓計(jì)量泵(bèng)的重(zhòng)要分支。

現(xiàn)在，精密(mì)計量泵技術(shù)已(yǐ)經非常(cháng)成熟，其流(liú)體計量輸(shū)送(sòng)能力最(zuì)大可達0-100,000l/h，工(gōng)作壓(yā)力最高達4000bar，工作(zuò)範圍覆蓋了工業生(shēng)産(chǎn)所(suǒ)有領(lǐng)域的要求。

三、計(jì)量泵(bèng)的控制

計量泵每一(yī)次的流體泵出(chū)量決(jué)定了其計(jì)量容(róng)量。在(zài)一定(dìng)的有(yǒu)效隔膜面積下，泵的輸出(chū)流體的體積流量正(zhèng)比與(yǔ)沖程長度(dù)l和沖程頻(pín)率f：v∝a*f*l

在計量介質和工作壓力确(què)定情(qíng)況下，通過調節(jiē)沖程(chéng)長度(dù)l和沖程頻率f即(jí)可實(shí)現對計量(liàng)泵(bèng)輸(shū)出的雙維(wéi)調節(jiē)。

盡管沖程長度(dù)和頻(pín)率都可以(yǐ)作為調節(jiē)變量(liàng)，但在工程(chéng)應(yīng)用(yòng)中一(yī)般将(jiāng)沖程(chéng)長度視(shì)為粗調變量(liàng)，沖程(chéng)頻率(lǜ)為細調變量：調(diào)節沖(chòng)程(chéng)長度至(zhì)一定(dìng)值，然後通(tōng)過改(gǎi)變其(qí)頻率(lǜ)實現(xiàn)精(jīng)細調節(jiē)，增加(jiā)調節的靈(líng)活性。在(zài)相對簡單的應(yīng)用(yòng)場合(hé)，亦可以手動設置沖程(chéng)長度，僅(jǐn)将沖程(chéng)頻率作(zuò)為調節變(biàn)量，從(cóng)而簡(jiǎn)化系統配(pèi)置。

3.1、常規模拟/開(kāi)關信号(hào)調節方(fāng)式

過程(chéng)控制應用中廣泛采用(yòng)0/4-20ma模拟電(diàn)流(liú)信号(hào)作為傳(chuán)感(gǎn)器、控(kòng)制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間信号交換(huàn)的标準，具(jù)有外(wài)控功能的(de)計量泵亦主要采用這種(zhǒng)方式(shì)，實現(xiàn)對沖程頻率和(hé)沖程頻率的(de)外部調(diào)節。

位(wèi)置式伺服機(jī)構是實(shí)現沖(chòng)程(chéng)長度調(diào)節(jiē)的(de)最普遍方(fāng)法。一體化的伺服機構被(bèi)設計成能夠(gòu)直(zhí)接接(jiē)受來(lái)自調節器或(huò)計算機的0/4-20ma控(kòng)制信(xìn)号(hào)，從而自(zì)動調(diào)節沖程長度在0-100％範圍内變(biàn)化。

相對而言實(shí)現沖程頻(pín)率調(diào)節的方(fāng)法比較(jiào)多樣(yàng)，主要有變(biàn)頻電機控(kòng)制和(hé)直接繼電觸點(diǎn)控(kòng)制兩(liǎng)種。經由(yóu)0/4-20ma電流信号控制(zhì)的變頻(pín)調速器驅動計量泵電(diàn)動機按所(suǒ)需速度(dù)運行，從(cóng)而實(shí)現沖程(chéng)頻率(lǜ)的調節(jiē)。對(duì)于電磁(cí)驅動和部分電(diàn)機驅動(dòng)的計量(liàng)泵，亦可以利用外部觸點信号來調節沖程頻(pín)率。


3.2、基地式控制(zhì)方式

在(zài)某(mǒu)些特(tè)殊場(chǎng)合，如ph值調(diào)節，計量泵作為(wéi)執行器，在(zài)調節器的控制下添加酸(suān)或(huò)堿。為簡(jiǎn)化系(xì)統配置和(hé)提高(gāo)可靠性，以(yǐ)微處理器(qì)為核(hé)心的(de)嵌入(rù)式控(kòng)制系(xì)統被(bèi)直接集成(chéng)到計量泵(bèng)内，如(rú)此隻需外接一支ph傳感器(qì)，即可構成完整的調(diào)節系(xì)統。這(zhè)種基(jī)地式(shì)智能(néng)計量泵(bèng)概念(niàn)也(yě)适用(yòng)于控(kòng)制其(qí)它工(gōng)藝(yì)參數，如氧化還(hái)原電位(wèi)(orp)和(hé)餘(yú)氯(lǜ)濃度調(diào)節等應用場合(hé)。

3.3、設定程序(xù)式控(kòng)制

由于内部集成了微處理計算機，一些計量(liàng)泵産(chǎn)品的(de)調控(kòng)性能(néng)和操(cāo)作性(xìng)能得到了充分(fèn)提升，在(zài)跟(gēn)随外(wài)部控制命令實(shí)現實時(shí)計量流量調(diào)節之外，還(hái)具有定(dìng)量添加(jiā)，時間(jiān)序列觸發(fā)程序式添加，事(shì)件序列觸發程序式添(tiān)加，時間(jiān)－事件(jiàn)混合(hé)觸發(fā)程序式添加和自動校正(zhèng)等多(duō)種工作模式，并(bìng)可以(yǐ)提供以泵(bèng)出流體總量，剩餘沖程次數和(hé)待輸送(sòng)流(liú)體容(róng)量，設(shè)定(dìng)沖程長度和其它(tā)相關的計(jì)量(liàng)泵工作(zuò)參數等有用信(xìn)息(xī)。

時間序列觸(chù)發程序式工作方式(shì)令(lìng)計量泵(bèng)完全依(yī)據實時(shí)時鐘，按預(yù)先規劃的任務(wù)清單(dān)，在指定時刻(kè)按設定的沖(chòng)程次數或時間(jiān)定量添加工作(zuò)介質(zhì)，時間可以以每(měi)小時，天，工(gōng)作(zuò)日，公休(xiū)日，一(yī)周和(hé)二周為(wéi)周(zhōu)期靈(líng)活設(shè)定；而事件(jiàn)序(xù)列觸發程序(xù)式工作方式令(lìng)計量泵(bèng)完(wán)全依(yī)據實時觸(chù)發事(shì)件，按預先規劃的任務(wù)清單，在(zài)特定(dìng)事(shì)件發生時（觸點輸(shū)入）按(àn)設定的(de)沖(chòng)程次數或時間定量(liàng)添加工作介質(zhì)。

以上兩種方式(shì)可以有機混合，完成(chéng)更(gèng)複雜的(de)時間－事件(jiàn)混合觸發(fā)工作模式(shì)。最多(duō)可設(shè)定(dìng)81個(gè)事件。

一個簡單的例子(zǐ)是(shì)冷卻(què)塔循環水消毒(dú)滅(miè)藻系統。消毒(dú)劑以特(tè)定濃度(dù)根據補充(chōng)水流(liú)量比例添加；并(bìng)按工藝要求，在(zài)比(bǐ)例(lì)添加(jiā)過程(chéng)當中，每周還應(yīng)脈沖式大(dà)劑量(liàng)添加(jiā)一(yī)次消毒(dú)劑（如(rú)設(shè)定在周(zhōu)五12-13時），并要求此(cǐ)時暫停比(bǐ)例添(tiān)加作(zuò)用。整(zhěng)個編程十(shí)分簡捷，令(lìng)複雜(zá)多變的流(liú)體(tǐ)添加(jiā)任務得(dé)以輕松而精确(què)地實現。

3.4、現場總(zǒng)線profibus控制方(fāng)式

在石油(yóu)化(huà)工等大(dà)規模(mó)高自動化(huà)成度的應用場(chǎng)合，利用數字通訊協(xié)議進行自(zì)動化設備之間(jiān)數據的高速傳(chuán)輸進而組(zǔ)成網(wǎng)絡式控制(zhì)系統(tǒng)，容量大，可靠性高，已成(chéng)為發展(zhǎn)的主流(liú)。繼(jì)二十世紀九十年(nián)代(dài)初被納入德國(guó)din标準(zhǔn)後(hòu)，現(xiàn)場總(zǒng)線profibus于(yú)九十年代末又成為歐洲(zhōu)标準(en50170)，在世界範圍内得到廣泛(fàn)采用(yòng)，已成(chéng)為現(xiàn)場總(zǒng)線(xiàn)技術中(zhōng)代表性協(xié)議之(zhī)一。

現場總線profibus由(yóu)三種(zhǒng)形勢(shì)組成。profibus－dp，profibus－pa和profibus－fms。其(qí)中(zhōng)profibus－dp(decentralizedperiphery)定(dìng)義為(wéi)分散(sàn)型外圍設(shè)備現(xiàn)場總(zǒng)線，系(xì)專門(mén)為過(guò)程控(kòng)制系(xì)統(tǒng)與分散(sàn)的外圍(wéi)設(shè)備之間高速數據信(xìn)息交換而(ér)設計(jì)的。其傳(chuán)輸介質(zhì)為雙絞線(xiàn)或光(guāng)纖聯接(jiē)的rs485傳輸(shū)制式，波特率9.6-12mb/s，系統構(gòu)成(chéng)成本低(dī)，高速可靠(kào)。

現場(chǎng)總線profibus指令(lìng)集精(jīng)簡凝練(liàn)，編(biān)程非常方(fāng)便。具有現(xiàn)場(chǎng)總線profibus通(tōng)訊功能的計量泵(bèng)，在(zài)具有所(suǒ)有手動調節功能的同(tóng)時，可以方(fāng)便地(dì)溶入(rù)高級的如(rú)集散(sàn)式(shì)計算(suàn)機(jī)控制系(xì)統中，使(shǐ)其各種(zhǒng)功(gōng)能得以更充分(fèn)地發(fā)揮，已經成(chéng)為現代精密計(jì)量泵(bèng)的佼佼者(zhě)。普羅(luó)名特(tè)**計(jì)量(liàng)泵家(jiā)族中即有三大系列(liè)數(shù)十個型(xíng)号的産品(pǐn)配置(zhì)了現(xiàn)場(chǎng)總線功(gōng)能。

四、結束語

今(jīn)天，計(jì)量泵的研(yán)發已經超(chāo)越了(le)其傳統意(yì)義上(shàng)單純追(zhuī)求(qiú)容量(liàng)和材質的(de)範疇(chóu)，轉而(ér)面向高精(jīng)度，多(duō)功(gōng)能和智(zhì)能化(huà)的(de)發展方向，這一趨勢已經成為世(shì)界主(zhǔ)要計(jì)量泵生商(shāng)的共識。

• 06-17 計(jì)量泵常用問題解決方法(fǎ)
• 06-17 計量泵(bèng)的(de)種(zhǒng)類和特點以及流(liú)量調節方(fāng)式
• 06-10 隔膜計(jì)量泵如何(hé)處理故障
• 06-10 如何(hé)更換計(jì)量(liàng)泵的(de)隔膜的方法
• 06-05 隔(gé)膜式(shì)計量泵是(shì)如何進行工作的