浅议精密计量泵的基本原理及其控制方法

　　工控摘要：作为流体精密计量与投加的理想设备，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领域，在工艺过程担负着强腐蚀性、毒害性、高粘性和高压介质的计量添加任务。经过超过半个世纪的实践应用和技术改进，现在计量泵已经进入其高速增长期。现在，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任何常规和特殊介质的要求，其工作压力和容量亦能满足工业生产的绝大多数要求。
　　
　　随着人们对生产工艺过程指标和自动化程度要求的普遍提高，作为化学药剂计量和添加环节的zui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著称，也是集散式、分布式和智能式计算机控制系统应用zui广泛的领域之一，因而要求与之相配套的执行器——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种控制回路，实现更复杂更的过程控制。为顺应这一新的趋势，上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继续世界的同时，借助于嵌入式微处理器系统，将多种调节控制功能和数据通讯协议整合到计量泵中，真正实现了从冲程频率到冲程长度的双维调节，使其产品成为世界*的智能精密计量泵。
　　
　　二、计量泵的基本工作原理
　　
　　*，计量泵主要由动力驱动、流体输送和调节控制三部分组成。动力驱动装置经由机械联杆系统带动流体输送隔膜（活塞）实现往复运动：
　　
　　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；所以，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流体输送量之目的。精密的加工精度保证了每次泵出量进而实现被输送介质的精密计量。因其动力驱动和流体输送方式的不同，计量泵可以大致划分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领域。针对高粘度介质在高压力工况下普通柱塞泵的不足，一种无阀旋转柱塞式计量泵受到愈来愈多的重视，被广泛应用于糖浆、巧克力和石油添加剂等高粘度介质的计量添加。因被计量介质和泵内润滑剂之间无法实现*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。
　　
　　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，在驱动机构作用下实现往复运动，完成吸入-排出过程。由于隔膜的隔离作用，在结构上真正实现了被计量流体与驱动润滑机构之间的隔离。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，加上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采用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，提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故障，有的计量泵配备了隔膜破损传感器，实现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，省却了电机和变速机构，使得系统小巧紧凑，是小量程低压计量泵的重要分支。
　　
　　现在，精密计量泵技术已经非常成熟，其流体计量输送能力zui大可达0-100，000l/h，工作压力zui高达4000bar，工作范围覆盖了工业生产所有领域的要求。