计量泵

来源:生意社作者:未知日期:2011-7-15访问:

一.概述

作为流体精密计量与投加的理想装备,计量泵如今已被广泛地应用于包括制药、食品饮料和石油化工行业在内的各个范畴,在工艺过程担负着强腐蚀性、毒害性、高粘性和高压媒质的计量添加任务。颠末超过半个世纪的实践应用和技术改进,此刻计量泵已经步入其高速增长期。此刻,成熟的动力驱动方式和液体输送端(泵头)材料技术使得新型计量泵几乎可以完成输送不论什么常规和特殊媒质的要求,其工作压力和容量亦能餍足工业生产的绝大多数要求。

跟着人们对生产工艺过程指标和自动化程度要求的遍及提高,作为化学药剂计量和添加环节的最终执行机构,计量泵的安全性和可控制性变得日益重要起来。石油化工等行业向来以生产过程的高度自动化而着称,也是集散式、分布式和智能式计算机控制系统应用最广泛的范畴之一,因而要求与之相组成一套的执行器――计量泵亦要具备灵活多样的控制模式,可以方便地与计算机系统构成各类控制回路,使成为事实更复杂更精确的过程控制。为顺应这一新的趋势,国际上着名的计量泵制造商如德国普罗名特公司在保证其产品传统性能接续领先世界的同时,借助于镶嵌式微处理器系统,将多种调节控制功能和数据通讯协议整合到计量泵中,真正使成为事实了从冲程频率到冲程长度的双维调节,使其产品成为世界首创的智能精密计量泵。

二.计量泵的基本工作道理

众所周知,计量泵主要由动力驱动、流体输送和调节控制三部门组成。动力驱动装置路程经过机械联杆系统带动流体输送隔膜(活塞)使成为事实往复运动:

隔膜(活塞)于冲程的前半周将被输送流体吸入并于后半周将流体排出泵头;以是,改变冲程的往复运动频率或每一次往复运动的冲程长度即可达至调节省体输送量之目的。精密的加工精密度保证了每次泵出量进而使成为事实被输送媒质的精密计量。

因其动力驱动和流体输送方式的不同,计量泵可以大抵区分清楚成柱塞式和隔膜式两大种类。

2.1柱塞式计量泵

主要有普通有阀泵和无阀泵两种。柱塞式计量泵因其结构简单和耐高温高压等优点而被广泛应用于石油化工范畴。针对高粘度媒质在高压力工况下普通柱塞泵的不足,一种无阀扭转柱塞式计量泵受到愈来愈多的重视,被广泛应用于糖稀、巧克力和石油添加剂等高粘度媒质的计量添加。因被计量媒质和泵内润滑油剂之间无法使成为事实完全隔离这一结构性缺点,柱塞式计量泵在高防污染要求流体计量应用中受到诸多限制,止回阀。

2.2隔膜式计量泵

顾名思义,隔膜式计量泵利用特殊设计加工的柔性隔膜取代活塞,在驱念头构作用下使成为事实往复运动,完成吸入-排出过程。由于隔膜的隔离作用,在结构上真正使成为事实了被计量流体与驱动润滑油机构之间的隔离。高科技的结构设计和新型材料的选用已经大大提高了隔膜的使用寿命,加之复合材料优异的耐腐蚀特性,隔膜式计量泵目前已经成为流体计量应用中的主力泵型。在隔膜式计量泵家族成员里,液力驱动式隔膜泵由于接纳了液压油均匀地驱动隔膜,克服了机械直接驱动方式下泵隔膜受力过分集中的缺点,晋升了隔膜寿命和工作压力上限。为了克服单隔膜式计量泵可能出现的因隔膜破损而造成的工作妨碍,有的计量泵配备了隔膜破损传感器,使成为事实隔膜破裂时自动连锁保护;具有双隔膜结构泵头的计量进一步提高了其安全性,适合对安全保护特别敏感的应用场合。

作为隔膜式计量泵的一种,电磁驱动式计量泵以电磁铁产生脉动驱动力,省却了机电和变速机构,使得系统小巧紧凑,是小量程低压计量泵的重要分支。

此刻,精密计量泵技术已经非常成熟,其流体计量输送能力最大可达0-100,000l/h,工作压力最高达4000bar,工作范围覆盖了工业生产所有范畴的要求。

三.计量泵的控制

计量泵每一次的流体泵出量决定了其计量容量。在一定的有效隔膜面积下,泵的输出流体的体积流量正比与冲程长度L和冲程频率F:V∝A*F*L

在计量媒质和工作压力确定情况下,通过调节冲程长度L和冲程频率F即可使成为事实对计量泵输出的双维调节。

尽管冲程长度和频率都可以作为调节变量,但在工程应用中一般将冲程长度视为粗调变量,冲程频率为细调变量:调节冲程长度至一定值,然后通过改变其频率使成为事实精细调节,增加调节的灵活性。在相对简单的应用场合,亦可以手动设置冲程长度,仅将冲程频率作为调节变量,从而简化系统配置。

3.1常规模拟/开关信号调节方式

过程控制应用中广泛接纳0/4-20mA模拟电流信号作为传感器、控制器和执行机构间信号交换的标准,具有外控功能的计量泵亦主要接纳这类方式,使成为事实对冲程频率和冲程频率的外部调节。

位置式伺服机构是使成为事实冲程长度调节的最遍及方法。一体化的伺服机构被设计成能够直接接受来自调节器或计算机的0/4-20mA控制信号,从而自动调节冲程长度在0-100%范围内变化。

相对而言使成为事实冲程频率调节的方法比较多样,主要有变频机电控制和直接继电触点控制两种。路程经过0/4-20mA电流信号控制的变频调速器驱动计量泵电念头按所需速度运行,从而使成为事实冲程频率的调节。对于电磁驱动和部门机电驱动的计量泵,闸阀,亦可以利用外部触点信号来调节冲程频率。

3.2基地式控制方式

在某些特殊场合,如ph值调节,计量泵作为执行器,在调节器的控制下添加酸或碱。为简化系统配置和提高靠得住性,以微处理器为核心的镶嵌式控制系统被直接集成到计量泵内,如此只需外接一支pH传感器,即可构成完整的调节系统。这类基地式智能计量泵概念也适用于控制其它工艺参量,如氧化还原电位(ORP)和余氯浓度调节等应用场合。

3.3设定步伐式控制

由于内部集成了微处理计算机,一些计量泵产品的调控性能和操作性能得到了充分晋升,在跟随外部控制命令使成为事实及时计量流量调节之外,还具有定量添加,时间序列触发步伐式添加,事务序列触发步伐式添加,时间-事务混合触发步伐式添加和自动勘正等多种工作模式,并可以提供以泵出流体总量,剩余冲程次数和待输送流体容量,设定冲程长度和其它相关的计量泵工作参量等有用信息。

时间序列触发步伐式工作方式令计量泵完全依据及时时钟,按预先规划的任务清单,在指按时刻按设定的冲程次数或时间定量添加工作媒质,时间可以以每钟头,天,工作日,公休日,一周和二周为周期灵活设定;而事务序列触发步伐式工作方式令计量泵完全依据及时触发事务,按预先规划的任务清单,在特别指定事务发生时(触点输入)按设定的冲程次数或时间定量添加工作媒质。以上两种方式可以有机混合,完成更复杂的时间-事务混合触发工作模式。至多可设定81个事务。

一个简单的例子是冷却塔循环水消毒灭藻系统。消毒剂以特别指定浓度根据补充水流量比例添加;并按工艺要求,在比例添加过程当中,每周还应脉冲式大剂量添加一次消毒剂(如设定在周五12-13时),并要求此时暂停比例添加作用。整个编程十分简捷,令复杂多变的流体添加任务得以轻松而精确地使成为事实。

3.4现场总线ProFibus控制方式

在石油化工等大规模高自动化成度的应用场合,利用数码通讯协议进行自动化装备之间数据的高速传输进而组成网络式控制系统,容量大,靠得住性高,已成为发展的主流。继二十世纪九十年代初被纳入德国DIN标准后,现场总线ProFibus于九十年代末又成为欧洲标准(EN50170),在世界范围内得到广泛接纳,已成为现场总线技术中代表性协议之一。

现场总线ProFibus由三种形势组成,泵阀网。ProFibus-DP,ProFibus-PA和ProFibus-FMS。其中ProFibus-DP(DecentralizedPeriphery)界说为分散型外围装备现场总线,系专门为过程控制系统与分散的外围装备之间高速数据信息交换而设计的。其传输媒质为双绞线或光纤联接的RS485传输制式,波特率9.6-12Mb/s,系统构成成本低,高速靠得住。

现场总线ProFibus指令集精简凝练,编程非常方便。具有现场总线ProFibus通讯功能的计量泵,在具有所有手动调节功能的同时,可以方便地溶入高级的如集散式计算机控制系统中,使其各类功能得以更充分地阐扬,已经成为现代精密计量泵的佼佼者。普罗名特公司计量泵家族中即有三大系列数十个型号的产品配置了现场总线功能。

四.结束语

今天,计量泵的开发已经超越了其传统意义上单纯追求容量和材质的范畴,转而面向高精密度,多功能和智能化的发展方向,这一趋势已经成为世界主要计量泵生商的共鸣。