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同類(lèi)產(chǎn)品
精密計(jì)量泵及其控制 | ||
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一、概述 作為流體精密計(jì)量與投加的理想設(shè)備,計(jì)量泵如今已被廣泛地應(yīng)用于包括制藥、食品飲料和石油化工行業(yè)在內(nèi)的各個(gè)領(lǐng)域,在工藝過(guò)程擔(dān)負(fù)著強(qiáng)腐蝕性、毒害性、高粘性和高壓介質(zhì)的計(jì)量添加任務(wù)。經(jīng)過(guò)超過(guò)半個(gè)世紀(jì)的實(shí)踐應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn),現(xiàn)在計(jì)量泵已經(jīng)進(jìn)入其高速增長(zhǎng)期?,F(xiàn)在,成熟的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式和液體輸送端(泵頭)材料技術(shù)使得新型計(jì)量泵幾乎可以完成輸送任何常規(guī)和特殊介質(zhì)的要求,其工作壓力和容量亦能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的絕大多數(shù)要求。隨著人們對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程指標(biāo)和自動(dòng)化程度要求的普遍提高,作為化學(xué)藥劑計(jì)量和添加環(huán)節(jié)的*終執(zhí)行機(jī)構(gòu),計(jì)量泵的安全性和可控制性變得日益重要起來(lái)。石油化工等行業(yè)向來(lái)以生產(chǎn)過(guò)程的高度自動(dòng)化而著稱(chēng),也是集散式、分布式和智能式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用*廣泛的領(lǐng)域之一,因而要求與之相配套的執(zhí)行器——計(jì)量泵亦要具備靈活多樣的控制模式,可以方便地與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成各種控制回路,實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜更**的過(guò)程控制。為順應(yīng)這一新的趨勢(shì),國(guó)際上杰出的計(jì)量泵制造商如德國(guó)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(shí),借助于嵌入式微處理器系統(tǒng),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(jì)量泵中,真正實(shí)現(xiàn)了從沖程頻率到?jīng)_程長(zhǎng)度的雙維調(diào)節(jié),使其產(chǎn)品成為世界開(kāi)創(chuàng)的智能精密計(jì)量泵。 | ||
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二、計(jì)量泵的基本工作原理 ,計(jì)量泵主要由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、流體輸送和調(diào)節(jié)控制三部分組成。如圖所示。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置經(jīng)由機(jī)械聯(lián)桿系統(tǒng)帶動(dòng)流體輸送隔膜(活塞)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng): | ||
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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;所以,改變沖程的往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率或每一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)的沖程長(zhǎng)度即可達(dá)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)被輸送介質(zhì)的精密計(jì)量。 因其動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和流體輸送方式的不同,計(jì)量泵可以大致劃分成柱塞式和隔膜式兩大種類(lèi)。 2.1 柱塞式計(jì)量泵 主要有普通有閥泵和無(wú)閥泵兩種。柱塞式計(jì)量泵因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和耐高溫高壓等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于石油化工領(lǐng)域。針對(duì)高粘度介質(zhì)在高壓力工況下普通柱塞泵的不足,一種無(wú)閥旋轉(zhuǎn)柱塞式計(jì)量泵受到愈來(lái)愈多的重視,被廣泛應(yīng)用于糖漿、巧克力和石油添加劑等高粘度介質(zhì)的計(jì)量添加。因被計(jì)量介質(zhì)和泵內(nèi)潤(rùn)滑劑之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)*隔離這一結(jié)構(gòu)性缺點(diǎn),柱塞式計(jì)量泵在高防污染要求流體計(jì)量應(yīng)用中受到諸多限制。 | ||
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2.2 隔膜式計(jì)量泵 顧名思義,隔膜式計(jì)量泵利用特殊設(shè)計(jì)加工的柔性隔膜取代活塞,在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng),完成吸入-排出過(guò)程。由于隔膜的隔離作用,在結(jié)構(gòu)上真正實(shí)現(xiàn)了被計(jì)量流體與驅(qū)動(dòng)潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)之間的隔離。高科技的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(fù)合材料優(yōu)異的耐腐蝕特性,隔膜式計(jì)量泵目前已經(jīng)成為流體計(jì)量應(yīng)用中的主力泵型。在隔膜式計(jì)量泵家族成員里,液力驅(qū)動(dòng)式隔膜泵由于采用了液壓油均勻地驅(qū)動(dòng)隔膜,克服了機(jī)械直接驅(qū)動(dòng)方式下泵隔膜受力過(guò)分集中的缺點(diǎn),提升了隔膜壽命和工作壓力上限。為了克服單隔膜式計(jì)量泵可能出現(xiàn)的因隔膜破損而造成的工作故障,有的計(jì)量泵配備了隔膜破損傳感器,實(shí)現(xiàn)隔膜破裂時(shí)自動(dòng)連鎖保護(hù);具有雙隔膜結(jié)構(gòu)泵頭的計(jì)量進(jìn)一步提高了其安全性,適合對(duì)安全保護(hù)特別敏感的應(yīng)用場(chǎng)合。 作為隔膜式計(jì)量泵的一種,電磁驅(qū)動(dòng)式計(jì)量泵以電磁鐵產(chǎn)生脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)力,省卻了電機(jī)和變速機(jī)構(gòu),使得系統(tǒng)小巧緊湊,是小量程低壓計(jì)量泵的重要分支。 現(xiàn)在,精密計(jì)量泵技術(shù)已經(jīng)非常成熟,其流體計(jì)量輸送能力*大可達(dá)0-100,000l/h,工作壓力*高達(dá)4000 bar,工作范圍覆蓋了工業(yè)生產(chǎn)所有領(lǐng)域的要求。 | ||
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三、計(jì)量泵的控制 計(jì)量泵每一次的流體泵出量決定了其計(jì)量容量。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(zhǎng)度L和沖程頻率F:V œ A*F*L | ||
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3.3 設(shè)定程序式控制 由于內(nèi)部集成了微處理計(jì)算機(jī),一些計(jì)量泵產(chǎn)品的調(diào)控性能和操作性能得到了充分提升,在跟隨外部控制命令實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)量流量調(diào)節(jié)之外,還具有定量添加,時(shí)間序列觸發(fā)程序式添加,事件序列觸發(fā)程序式添加,時(shí)間-事件混合觸發(fā)程序式添加和自動(dòng)校正等多種工作模式,并可以提供以泵出流體總量,剩余沖程次數(shù)和待輸送流體容量,設(shè)定沖程長(zhǎng)度和其它相關(guān)的計(jì)量泵工作參數(shù)等有用信息。 時(shí)間序列觸發(fā)程序式工作方式令計(jì)量泵*依據(jù)實(shí)時(shí)時(shí)鐘,按預(yù)先規(guī)劃的任務(wù)清單,在時(shí)刻按設(shè)定的沖程次數(shù)或時(shí)間定量添加工作介質(zhì),時(shí)間可以以每小時(shí),天,工作日,公休日,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(jì)量泵*依據(jù)實(shí)時(shí)觸發(fā)事件,按預(yù)先規(guī)劃的任務(wù)清單,在特定事件發(fā)生時(shí)(觸點(diǎn)輸入)按設(shè)定的沖程次數(shù)或時(shí)間定量添加工作介質(zhì)。以上兩種方式可以有機(jī)混合,完成更復(fù)雜的時(shí)間-事件混合觸發(fā)工作模式。*多可設(shè)定81個(gè)事件。 一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是冷卻塔循環(huán)水**滅藻系統(tǒng)。**劑以特定濃度根據(jù)補(bǔ)充水流量比例添加;并按工藝要求,在比例添加過(guò)程當(dāng)中,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(shí)),并要求此時(shí)暫停比例添加作用。整個(gè)編程十分簡(jiǎn)捷,令復(fù)雜多變的流體添加任務(wù)得以輕松而**地實(shí)現(xiàn)。 | ||
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3.4 現(xiàn)場(chǎng)總線ProFibus控制方式 在石油化工等大規(guī)模高自動(dòng)化成度的應(yīng)用場(chǎng)合,利用數(shù)字通訊協(xié)議進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)備之間數(shù)據(jù)的高速傳輸進(jìn)而組成網(wǎng)絡(luò)式控制系統(tǒng),容量大,可靠性高,已成為發(fā)展的主流。繼二十世紀(jì)九十年代初被納入德國(guó)DIN標(biāo)準(zhǔn)后,現(xiàn)場(chǎng)總線ProFibus于九十年代末又成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN50170),在世界范圍內(nèi)得到廣泛采用,已成為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中代表性協(xié)議之一。 現(xiàn)場(chǎng)總線ProFibus由三種形勢(shì)組成。ProFibus-DP,ProFibus-PA和ProFibus-FMS。其中ProFibus-DP(Decentralized Periphery)定義為分散型外圍設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線,系專(zhuān)門(mén)為過(guò)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(jì)的。其傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖聯(lián)接的RS485傳輸制式,波特率9.6-12Mb/s,系統(tǒng)構(gòu)成成本低,高速可靠。 | ||
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現(xiàn)場(chǎng)總線ProFibus指令集精簡(jiǎn)凝練,編程非常方便。具有現(xiàn)場(chǎng)總線ProFibus通訊功能的計(jì)量泵,在具有所有手動(dòng)調(diào)節(jié)功能的同時(shí),可以方便地溶入上等的如集散式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,使其各種功能得以更充分地發(fā)揮,已經(jīng)成為現(xiàn)代精密計(jì)量泵的。普羅名特公司計(jì)量泵家族中即有三大系列數(shù)十個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品配置了現(xiàn)場(chǎng)總線功能。 |
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