一、概�
作為流體精密�(jì)量與投加的理想設(shè)備,加藥�(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�(gè)�(lǐng)域,在工藝過(guò)程擔(dān)�(fù)著強(qiáng)腐蝕�、毒害�、高粘性和高壓介質(zhì)的計(jì)量添加任�(wù)�
�(bào)告經(jīng)�(guò)超過(guò)半�(gè)世紀(jì)的實(shí)踐應(yīng)用和技�(shù)改�(jìn),現(xiàn)在加藥計(jì)量泵已經(jīng)�(jìn)入其高速增�(zhǎng)期�
�(xiàn)�,成熟的�(dòng)力驅(qū)�(dòng)方式和液體輸送端(泵頭)材料技�(shù)使得新型加藥�(jì)量泵幾乎可以完成輸送任何常�(guī)和特殊介�(zhì)的要�,其工作壓力和容量亦能滿足工�(yè)生產(chǎn)的絕大多�(shù)要求�
隨著人們對(duì)生產(chǎn)工藝�(guò)程指�(biāo)和自�(dòng)化程度要求的普遍提高,作為化�(xué)藥劑�(jì)量和添加�(huán)節(jié)的最終執(zhí)行機(jī)�(gòu),加藥計(jì)量泵的安全性和可控制性變得日益重要起�(lái)�
石油化工等行�(yè)向來(lái)以生�(chǎn)�(guò)程的高度自動(dòng)化而著�,也是集散式、分布式和智能式�(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)�(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一,因而要求與之相配套的執(zhí)行器——加藥�(jì)量泵亦要具備靈活多樣的控制模式,可以方便地與�(jì)算機(jī)系統(tǒng)�(gòu)成各種控制回�,實(shí)�(xiàn)更復(fù)雜更精確的過(guò)程控制�
為順�(yīng)這一新的趨勢(shì),國(guó)際上著名的加藥計(jì)量泵制造商如德�(guó)普羅名特公司在保證其�(chǎn)品傳�(tǒng)性能繼續(xù)�(lǐng)先世界的同時(shí),借助于嵌入式微處理器系統(tǒng),將多種�(diào)節(jié)控制功能和數(shù)�(jù)通訊�(xié)議整合到加藥�(jì)量泵中,真正�(shí)�(xiàn)了從沖程頻率�?jīng)_程長(zhǎng)度的雙維�(diào)節(jié),使其產(chǎn)品成為世界首�(chuàng)的智能精密加藥計(jì)量泵�
�、加藥計(jì)量泵的基本工作原�
加藥�(jì)量泵工作原理
眾所周知,加藥計(jì)量泵主要由動(dòng)力驅(qū)�(dòng)、流體輸送和�(diào)節(jié)控制三部分組成。動(dòng)力驅(qū)�(dòng)裝置�(jīng)由機(jī)械聯(lián)桿系�(tǒng)帶動(dòng)流體輸送隔�(活塞)�(shí)�(xiàn)往�(fù)�(yùn)�(dòng)�
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�;所�,改變沖程的往�(fù)�(yùn)�(dòng)頻率或每一次往�(fù)�(yùn)�(dòng)的沖程長(zhǎng)度即可達(dá)至調(diào)節(jié)流體輸送量之目�。精密的加工精度保證了每次泵出量�(jìn)而實(shí)�(xiàn)被輸送介�(zhì)的精密計(jì)��
因其�(dòng)力驅(qū)�(dòng)和流體輸送方式的不同,機(jī)械加藥計(jì)量泵可以大致劃分成柱塞式和隔膜式兩大種類(lèi)�
2.1、柱塞式加藥�(jì)量泵
主要有普通有閥泵和無(wú)閥泵兩種。柱塞式加藥�(jì)量泵因其�(jié)�(gòu)�(jiǎn)單和耐高溫高壓等�(yōu)�(diǎn)而被廣泛�(yīng)用于石油化工�(lǐng)域。針�(duì)高粘度介�(zhì)在高壓力工況下普通柱塞泵的不�,一種無(wú)閥旋�(zhuǎn)柱塞式加藥計(jì)量泵受到愈來(lái)愈多的重�,被廣泛�(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�。因被計(jì)量介�(zhì)和泵�(nèi)�(rùn)滑劑之間�(wú)法實(shí)�(xiàn)完全隔離這一�(jié)�(gòu)性缺�(diǎn),柱塞式加藥�(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�
2.2、隔膜式加藥�(jì)量泵
顧名思義,隔膜式加藥�(jì)量泵利用特殊�(shè)�(jì)加工的柔性隔膜取代活�,在�(qū)�(dòng)�(jī)�(gòu)作用下實(shí)�(xiàn)往�(fù)�(yùn)�(dòng),完成吸�-排出�(guò)�。由于隔膜的隔離作用,在�(jié)�(gòu)上真正實(shí)�(xiàn)了被�(jì)量流體與�(qū)�(dòng)�(rùn)滑機(jī)�(gòu)之間的隔��
高科技的結(jié)�(gòu)�(shè)�(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�,隔膜式加藥�(jì)量泵目前已經(jīng)成為流體�(jì)量應(yīng)用中的主力泵��
在隔膜式加藥�(jì)量泵家族成員�,液力驅(qū)�(dòng)式隔膜泵由于采用了液壓油均勻地驅(qū)�(dòng)隔膜,克服了�(jī)械直接驅(qū)�(dòng)方式下泵隔膜受力�(guò)分集中的缺點(diǎn),提升了隔膜壽命和工作壓力上��
為了克服單隔膜式加藥�(jì)量泵可能出現(xiàn)的因隔膜破損而造成的工作故障,有的加藥�(jì)量泵配備了隔膜破損傳感器,實(shí)�(xiàn)隔膜破裂�(shí)自動(dòng)連鎖保護(hù);具有雙隔膜結(jié)�(gòu)泵頭的計(jì)量�(jìn)一步提高了其安全性,適合�(duì)安全保護(hù)特別敏感的應(yīng)用場(chǎng)��
作為隔膜式加藥計(jì)量泵的一�,電磁驅(qū)�(dòng)式加藥計(jì)量泵以電磁鐵�(chǎn)生脈�(dòng)�(qū)�(dòng)�,省卻了電機(jī)和變速機(jī)�(gòu),使得系�(tǒng)小巧緊湊,是小量程低壓加藥計(jì)量泵的重要分��
�(xiàn)在,精密加藥�(jì)量泵技�(shù)已經(jīng)非常成熟,其流體�(jì)量輸送能力最大可�(dá)0-100,000l/h,工作壓力最高達(dá)4000 bar,工作范圍覆蓋了工業(yè)生產(chǎn)所有領(lǐng)域的要求�
�、加藥計(jì)量泵的控�
加藥�(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�,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∝A*F*L
在計(jì)量介�(zhì)和工作壓力確定情況下,通過(guò)�(diào)節(jié)沖程�(zhǎng)度L和沖程頻率F即可�(shí)�(xiàn)�(duì)加藥�(jì)量泵輸出的雙維調(diào)節(jié)�
盡管沖程�(zhǎng)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�(zhǎng)度視為粗�(diào)變量,沖程頻率為�(xì)�(diào)變量:調(diào)節(jié)沖程�(zhǎng)度至一定值,然后通過(guò)改變其頻率實(shí)�(xiàn)精細(xì)�(diào)節(jié),增加調(diào)節(jié)的靈活性。在相對(duì)�(jiǎn)單的�(yīng)用場(chǎng)�,亦可以手動(dòng)�(shè)置沖程長(zhǎng)�,僅將沖程頻率作為調(diào)節(jié)變量,從而簡(jiǎn)化系�(tǒng)配置�
3.1、常�(guī)模擬/�(kāi)�(guān)信號(hào)�(diào)節(jié)方式
�(guò)程控制應(yīng)用中廣泛采用0/4-20mA模擬電流信號(hào)作為傳感�、控制器和執(zhí)行機(jī)�(gòu)間信�(hào)交換的標(biāo)�(zhǔn),具有外控功能的加藥�(jì)量泵亦主要采用這種方式,實(shí)�(xiàn)�(duì)沖程頻率和沖程頻率的外部�(diào)節(jié)�
位置式伺服機(jī)�(gòu)是實(shí)�(xiàn)沖程�(zhǎng)度調(diào)節(jié)的最普遍方法。一體化的伺服機(jī)�(gòu)被設(shè)�(jì)成能夠直接接受來(lái)自調(diào)節(jié)器或�(jì)算機(jī)�0/4-20mA控制信號(hào),從而自�(dòng)�(diào)節(jié)沖程�(zhǎng)度在0-100%范圍�(nèi)變化�
相對(duì)而言�(shí)�(xiàn)沖程頻率�(diào)節(jié)的方法比較多�,主要有變頻電機(jī)控制和直接繼電觸�(diǎn)控制兩種。經(jīng)�0/4-20mA電流信號(hào)控制的變頻調(diào)速器�(qū)�(dòng)加藥�(jì)量泵電動(dòng)�(jī)按所需速度�(yùn)�,從而實(shí)�(xiàn)沖程頻率的調(diào)節(jié)。對(duì)于電磁驅(qū)�(dòng)和部分電�(jī)�(qū)�(dòng)的加藥計(jì)量泵,亦可以利用外部觸點(diǎn)信號(hào)�(lái)�(diào)節(jié)沖程頻率�
3.2、基地式控制方式
在某些特殊場(chǎng)合,如ph值調(diào)節(jié),加藥計(jì)量泵作為�(zhí)行器,在�(diào)節(jié)器的控制下添加酸或堿。為�(jiǎn)化系�(tǒng)配置和提高可靠�,以微處理器為核心的嵌入式控制系�(tǒng)被直接集成到加藥�(jì)量泵�(nèi),如此只需外接一支pH傳感�,即可構(gòu)成完整的�(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種基地式智能加藥計(jì)量泵概念也適用于控制其它工藝參數(shù),如氧化還原電位(ORP)和余氯濃度調(diào)節(jié)等應(yīng)用場(chǎng)��
3.3、設(shè)定程序式控制
由于�(nèi)部集成了微處理計(jì)算機(jī),一些加藥計(jì)量泵�(chǎn)品的�(diào)控性能和操作性能得到了充分提�,在跟隨外部控制命令�(shí)�(xiàn)�(shí)�(shí)�(jì)量流量調(diào)節(jié)之外,還具有定量添加,時(shí)間序列觸�(fā)程序式添加,事件序列觸發(fā)程序式添�,時(shí)�-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�(shù)和待輸送流體容量,�(shè)定沖程長(zhǎng)度和其它相關(guān)的加藥計(jì)量泵工作參數(shù)等有用信��
�(shí)間序列觸�(fā)程序式工作方式令加藥�(jì)量泵完全依據(jù)�(shí)�(shí)�(shí)�,按�(yù)先規(guī)劃的任務(wù)清單,在指定�(shí)刻按�(shè)定的沖程次數(shù)或時(shí)間定量添加工作介�(zhì),時(shí)間可以以每小�(shí),天,工作日,公休日,一周和二周為周期靈活設(shè)�;而事件序列觸�(fā)程序式工作方式令加藥�(jì)量泵完全依據(jù)�(shí)�(shí)觸發(fā)事件,按�(yù)先規(guī)劃的任務(wù)清單,在特定事件�(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�(zhì)。以上兩種方式可以有�(jī)混合,完成更�(fù)雜的�(shí)�-事件混合觸發(fā)工作模式。最多可�(shè)�81�(gè)事件�
一�(gè)�(jiǎn)單的例子是冷卻塔循環(huán)水消毒滅藻系�(tǒng)。消毒劑以特定濃度根�(jù)�(bǔ)充水流量比例添加;并按工藝要求,在比例添加�(guò)程當(dāng)�,每周還�(yīng)脈沖式大劑量添加一次消毒劑(如設(shè)定在周五12-13�(shí)),并要求此時(shí)暫停比例添加作用。整�(gè)編程十分�(jiǎn)�,令�(fù)雜多變的流體添加任務(wù)得以輕松而精確地�(shí)�(xiàn)�
3.4、現(xiàn)�(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�(yīng)用場(chǎng)�,利用數(shù)字通訊�(xié)議�(jìn)行自�(dòng)化設(shè)備之間數(shù)�(jù)的高速傳輸�(jìn)而組成網(wǎng)�(luò)式控制系�(tǒng),容量大,可靠性高,已成為�(fā)展的主流。繼二十世紀(jì)九十年代初被納入德國(guó)DIN�(biāo)�(zhǔn)�,現(xiàn)�(chǎng)總線ProFibus于九十年代末又成為歐洲標(biāo)�(zhǔn)(EN50170),在世界范圍�(nèi)得到廣泛采用,已成為�(xiàn)�(chǎng)總線技�(shù)中代表性協(xié)議之一�
�(xiàn)�(chǎng)總線ProFibus由三種形�(shì)組成。ProFibus-DP,ProFibus-PA和ProFibus-FMS。其中ProFibus-DP(Decentralized Periphery)定義為分散型外圍�(shè)備現(xiàn)�(chǎng)總線,系專門(mén)為過(guò)程控制系�(tǒng)與分散的外圍�(shè)備之間高速數(shù)�(jù)信息交換而設(shè)�(jì)�。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�(tǒng)�(gòu)成成本低,高速可��
�(xiàn)�(chǎng)總線ProFibus指令集精�(jiǎn)凝練,編程非常方�。具有現(xiàn)�(chǎng)總線ProFibus通訊功能的加藥計(jì)量泵,在具有所有手�(dòng)�(diào)節(jié)功能的同�(shí),可以方便地溶入高級(jí)的如集散式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)�,使其各種功能得以更充分地發(fā)�,已�(jīng)成為�(xiàn)代精密加藥計(jì)量泵的佼佼�。普羅名特公司加藥計(jì)量泵家族中即有三大系列數(shù)十�(gè)型號(hào)的產(chǎn)品配置了�(xiàn)�(chǎng)總線功能。意大利seko加藥�(jì)量泵也有多種型號(hào),大范圍精密加藥計(jì)量泵�(chǎn)�,在世界上多種�(guó)家級(jí)�(xiàng)目中�(yīng)�. |