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精密計量泵及其控制
                                                                      精密計量泵及其控制
精密計量泵及其控制

一、概述

作為流體精密計量與投加的理想設(shè)備各領域，計量泵如今已被廣泛地應(yīng)用于包括制藥提供深度撮合服務、食品飲料和石油化工行業(yè)在內(nèi)的各個領(lǐng)域，在工藝過程擔負著強腐蝕性背景下、毒害性綜合措施、高粘性和高壓介質(zhì)的計量添加任務(wù)。經(jīng)過超過半個世紀的實踐應(yīng)用和技術(shù)改進等特點，現(xiàn)在計量泵已經(jīng)進入其高速增長期〗ㄑ灾边_，F(xiàn)在，成熟的動力驅(qū)動方式和液體輸送端（泵頭）材料技術(shù)使得新型計量泵幾乎可以完成輸送任何常規(guī)和特殊介質(zhì)的要求將進一步，其工作壓力和容量亦能滿足工業(yè)生產(chǎn)的絕大多數(shù)要求充分發揮。隨著人們對生產(chǎn)工藝過程指標和自動化程度要求的普遍提高，作為化學藥劑計量和添加環(huán)節(jié)的*終執(zhí)行機構(gòu)成就，計量泵的**性和可控制性變得日益重要起來重要方式。石油化工等行業(yè)向來以生產(chǎn)過程的高度自動化而著稱，也是集散式系統、分布式和智能式計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用*廣泛的領(lǐng)域之一非常重要，因而要求與之相配套的執(zhí)行器——計量泵亦要具備靈活多樣的控制模式，可以方便地與計算機系統(tǒng)構(gòu)成各種控制回路空間廣闊，實現(xiàn)更復雜更**的過程控制營造一處。為順應(yīng)這一新的趨勢，國際上**的計量泵制造商如德國普羅名特公司在保證其產(chǎn)品傳統(tǒng)性能繼續(xù)**世界的同時，借助于嵌入式微處理器系統(tǒng)取得顯著成效，將多種調(diào)節(jié)控制功能和數(shù)據(jù)通訊協(xié)議整合到計量泵中新模式，真正實現(xiàn)了從沖程頻率到?jīng)_程長度的雙維調(diào)節(jié)，使其產(chǎn)品成為世界**的智能精密計量泵不容忽視。

二組織了、計量泵的基本工作原理

眾所周知，計量泵主要由動力驅(qū)動說服力、流體輸送和調(diào)節(jié)控制三部分組成搶抓機遇。如圖所示。動力驅(qū)動裝置經(jīng)由機械聯(lián)桿系統(tǒng)帶動流體輸送隔膜（活塞）實現(xiàn)往復運動：
隔膜（活塞）于沖程的前半周將被輸送流體吸入并于后半周將流體排出泵頭表示；所以投入力度，改變沖程的往復運動頻率或每一次往復運動的沖程長度即可達至調(diào)節(jié)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(xiàn)被輸送介質(zhì)的精密計量長效機製。
因其動力驅(qū)動和流體輸送方式的不同法治力量，計量泵可以大致劃分成柱塞式和隔膜式兩大種類。

2.1 柱塞式計量泵
主要有普通有閥泵和無閥泵兩種分享。柱塞式計量泵因其結(jié)構(gòu)簡單和耐高溫高壓等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域共享。針對高粘度介質(zhì)在高壓力工況下普通柱塞泵的不足，一種無閥旋轉(zhuǎn)柱塞式計量泵受到愈來愈多的重視方式之一，被廣泛應(yīng)用于糖漿生動、巧克力和石油添加劑等高粘度介質(zhì)的計量添加。因被計量介質(zhì)和泵內(nèi)潤滑劑之間無法實現(xiàn)完全隔離這一結(jié)構(gòu)性缺點創新能力，柱塞式計量泵在高防污染要求流體計量應(yīng)用中受到諸多限制新品技。

柱塞式計量泵

無閥柱塞式計量泵

2.2 隔膜式計量泵
顧名思義，隔膜式計量泵利用特殊設(shè)計加工的柔性隔膜取代活塞求得平衡，在驅(qū)動機構(gòu)作用下實現(xiàn)往復運動紮實做，完成吸入－排出過程。由于隔膜的隔離作用至關重要，在結(jié)構(gòu)上真正實現(xiàn)了被計量流體與驅(qū)動潤滑機構(gòu)之間的隔離提供深度撮合服務。高科技的結(jié)構(gòu)設(shè)計和新型材料的選用已經(jīng)大大提高了隔膜的使用壽命，加上復合材料優(yōu)異的耐腐蝕特性的發生，隔膜式計量泵目前已經(jīng)成為流體計量應(yīng)用中的主力泵型組成部分。在隔膜式計量泵家族成員里，液力驅(qū)動式隔膜泵由于采用了液壓油均勻地驅(qū)動隔膜新的動力，克服了機械直接驅(qū)動方式下泵隔膜受力過分集中的缺點的過程中，提升了隔膜壽命和工作壓力上限。為了克服單隔膜式計量泵可能出現(xiàn)的因隔膜破損而造成的工作故障廣泛關註，有的計量泵配備了隔膜破損傳感器促進進步，實現(xiàn)隔膜破裂時自動連鎖保護發力；具有雙隔膜結(jié)構(gòu)泵頭的計量進一步提高了其**性，適合對**保護特別敏感的應(yīng)用場合競爭激烈。
作為隔膜式計量泵的一種持續創新，電磁驅(qū)動式計量泵以電磁鐵產(chǎn)生脈動驅(qū)動力，省卻了電機和變速機構(gòu)空白區，使得系統(tǒng)小巧緊湊，是小量程低壓計量泵的重要分支信息化。
現(xiàn)在開放要求，精密計量泵技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其流體計量輸送能力*大可達0-100,000l/h平臺建設，工作壓力*高達4000 bar服務機製，工作范圍覆蓋了工業(yè)生產(chǎn)所有領(lǐng)域的要求。

三使用、計量泵的控制

計量泵每一次的流體泵出量決定了其計量容量大幅拓展。在一定的有效隔膜面積下，泵的輸出流體的體積流量正比與沖程長度L和沖程頻率F：V œ A*F*L
 在計量介質(zhì)和工作壓力確定情況下更加堅強，通過調(diào)節(jié)沖程長度L和沖程頻率F即可實現(xiàn)對計量泵輸出的雙維調(diào)節(jié)與時俱進。
盡管沖程長度和頻率都可以作為調(diào)節(jié)變量，但在工程應(yīng)用中一般將沖程長度視為粗調(diào)變量初步建立，沖程頻率為細調(diào)變量：調(diào)節(jié)沖程長度至一定值綜合運用，然后通過改變其頻率實現(xiàn)精細調(diào)節(jié)，增加調(diào)節(jié)的靈活性的方法。在相對簡單的應(yīng)用場合實事求是，亦可以手動設(shè)置沖程長度，僅將沖程頻率作為調(diào)節(jié)變量落到實處，從而簡化系統(tǒng)配置服務水平。

3.1 常規(guī)模擬/開關(guān)信號調(diào)節(jié)方式
過程控制應(yīng)用中廣泛采用0/4-20mA模擬電流信號作為傳感器、控制器和執(zhí)行機構(gòu)間信號交換的標準技術創新，具有外控功能的計量泵亦主要采用這種方式處理方法，實現(xiàn)對沖程頻率和沖程頻率的外部調(diào)節(jié)。
位置式伺服機構(gòu)是實現(xiàn)沖程長度調(diào)節(jié)的*普遍方法增多。一體化的伺服機構(gòu)被設(shè)計成能夠直接接受來自調(diào)節(jié)器或計算機的0/4-20mA控制信號活動上，從而自動調(diào)節(jié)沖程長度在0-100%范圍內(nèi)變化。
相對而言實現(xiàn)沖程頻率調(diào)節(jié)的方法比較多樣進一步推進，主要有變頻電機控制和直接繼電觸點控制兩種導向作用。經(jīng)由0/4-20mA電流信號控制的變頻調(diào)速器驅(qū)動計量泵電動機按所需速度運行，從而實現(xiàn)沖程頻率的調(diào)節(jié)應用的選擇。對于電磁驅(qū)動和部分電機驅(qū)動的計量泵十大行動，亦可以利用外部觸點信號來調(diào)節(jié)沖程頻率左右。

3.2 基地式控制方式
在某些特殊場合，如ph值調(diào)節(jié)綜合措施，計量泵作為執(zhí)行器可靠保障，在調(diào)節(jié)器的控制下添加酸或堿。為簡化系統(tǒng)配置和提高可靠性現場，以微處理器為核心的嵌入式控制系統(tǒng)被直接集成到計量泵內(nèi)高端化，如此只需外接一支pH傳感器，即可構(gòu)成完整的調(diào)節(jié)系統(tǒng)我有所應。這種基地式智能計量泵概念也適用于控制其它工藝參數(shù)提單產，如氧化還原電位(ORP)和余氯濃度調(diào)節(jié)等應(yīng)用場合。


3.3 設(shè)定程序式控制
由于內(nèi)部集成了微處理計算機至關重要，一些計量泵產(chǎn)品的調(diào)控性能和操作性能得到了充分提升發展空間，在跟隨外部控制命令實現(xiàn)實時計量流量調(diào)節(jié)之外，還具有定量添加有所應，時間序列觸發(fā)程序式添加足了準備，事件序列觸發(fā)程序式添加，時間－事件混合觸發(fā)程序式添加和自動校正等多種工作模式著力提升，并可以提供以泵出流體總量深刻內涵，剩余沖程次數(shù)和待輸送流體容量，設(shè)定沖程長度和其它相關(guān)的計量泵工作參數(shù)等有用信息重要意義。
時間序列觸發(fā)程序式工作方式令計量泵完全依據(jù)實時時鐘交流等，按預(yù)先規(guī)劃的任務(wù)清單，在指定時刻按設(shè)定的沖程次數(shù)或時間定量添加工作介質(zhì)規劃，時間可以以每小時提高，天，工作日進入當下，公休日紮實，一周和二周為周期靈活設(shè)定；而事件序列觸發(fā)程序式工作方式令計量泵完全依據(jù)實時觸發(fā)事件新體系，按預(yù)先規(guī)劃的任務(wù)清單投入力度，在特定事件發(fā)生時（觸點輸入）按設(shè)定的沖程次數(shù)或時間定量添加工作介質(zhì)。以上兩種方式可以有機混合不難發現，完成更復雜的時間－事件混合觸發(fā)工作模式貢獻法治。*多可設(shè)定81個事件。
一個簡單的例子是冷卻塔循環(huán)水**滅藻系統(tǒng)發展需要。**劑以特定濃度根據(jù)補充水流量比例添加攻堅克難；并按工藝要求，在比例添加過程當中顯示，每周還應(yīng)脈沖式大劑量添加一次**劑（如設(shè)定在周五12-13時）雙向互動，并要求此時暫停比例添加作用合作。整個編程十分簡捷，令復雜多變的流體添加任務(wù)得以輕松而**地實現(xiàn)助力各業。


3.4 現(xiàn)場總線ProFibus控制方式
在石油化工等大規(guī)模高自動化成度的應(yīng)用場合極致用戶體驗，利用數(shù)字通訊協(xié)議進行自動化設(shè)備之間數(shù)據(jù)的高速傳輸進而組成網(wǎng)絡(luò)式控制系統(tǒng)，容量大應用，可靠性高建議，已成為發(fā)展的主流。繼二十世紀九十年代初被納入德國DIN標準后相貫通，現(xiàn)場總線ProFibus于九十年代末又成為歐洲標準(EN50170)用的舒心，在世界范圍內(nèi)得到廣泛采用，已成為現(xiàn)場總線技術(shù)中代表性協(xié)議之一集聚效應。
現(xiàn)場總線ProFibus由三種形勢組成。ProFibus－DP重要手段，ProFibus－PA和ProFibus－FMS互動講。其中ProFibus－DP(Decentralized Periphery)定義為分散型外圍設(shè)備現(xiàn)場總線，系專門為過程控制系統(tǒng)與分散的外圍設(shè)備之間高速數(shù)據(jù)信息交換而設(shè)計的像一棵樹。其傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖聯(lián)接的RS485傳輸制式過程中，波特率9.6-12Mb/s，系統(tǒng)構(gòu)成成本低能運用，高速可靠達到。

現(xiàn)場總線ProFibus指令集精簡凝練，編程非常方便不可缺少。具有現(xiàn)場總線ProFibus通訊功能的計量泵蓬勃發展，在具有所有手動調(diào)節(jié)功能的同時，可以方便地溶入**的如集散式計算機控制系統(tǒng)中積極回應，使其各種功能得以更充分地發(fā)揮重要性，已經(jīng)成為現(xiàn)代精密計量泵的佼佼者。普羅名特公司計量泵家族中即有三大系列數(shù)十個型號的產(chǎn)品配置了現(xiàn)場總線功能多種場景。

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