現在(zài)，成熟的動力驅動(dòng)方式和液體輸送(sòng)端（泵頭）材料技㊙️術(shu)使得新型計量泵(bèng)幾乎可以完成輸(shū)送任何常規和特(tè)🈲殊介質的要求，其(qi)工作壓力和容量(liang)亦能滿足工💯業生(sheng)産的絕大多數要(yao)求。

一、概述

作為流(liu)體精密計量與投(tou)加的理想設備，計(jì)量泵如今已被廣(guǎng)泛地應用于包括(kuò)制藥、食品飲料和(hé)石油化工行業🔞在(zai)内的各個領域，在(zài)工藝過程擔負着(zhe)強腐蝕性、毒害性(xìng)、高粘性和高壓介(jiè)質的計量添加任(rèn)務。經過超過半個(ge)世紀的實踐應用(yong)和技術改進，現⛱️在(zài)計量泵已✨經進入(ru)其高速增長期。現(xiàn)在，成熟的動力驅(qū)動方式和液體輸(shū)送端（泵頭）材料技(jì)術使得新型計量(liàng)泵幾乎可以完成(cheng)輸送任何常規和(hé)特殊介質的要求(qiú)，其工作壓力和容(róng)量亦能滿🐉足工業(yè)生産的絕大多♈數(shù)要求。

随着人們對(dui)生産工藝過程指(zhi)标和自動化程度(dù)要求的普🥵遍提高(gāo)，作為化學藥劑計(ji)量和添加環節的(de)最終執行機構，計(jì)量泵的🏒安全性和(he)可控制性變得日(rì)益重要起來🐉。石油(you)化工等行業向來(lái)以生産過程的高(gāo)度自❄️動化而著稱(cheng)，也是集🔆散式、分布(bu)式和智能📞式計算(suan)機控制系統應用(yòng)最廣泛的領域之(zhi)一，因而㊙️要求與之(zhī)相配套的執行器(qi)——計量泵亦要具備(bei)☀️靈活多樣的控制(zhi)模式，可以方便地(dì)與計算機系統構(gòu)成各種控制回路(lù)，實現更複雜更精(jing)确的過👈程控制。為(wei)順應這一新的趨(qu)勢，國際上著名的(de)計量泵制造商✏️如(rú)德國普羅名特✏️公(gōng)司在保證其産品(pin)傳🈲統性能繼☎️續領(ling)先世界的同時，借(jiè)助于嵌入式微處(chù)理器系統，将多種(zhǒng)調節控制功能和(he)數據通訊協議整(zhěng)合到計量泵中，真(zhen)🔞正實現了從沖程(cheng)頻率到沖程✨長度(du)的雙維調節，使其(qí)産品成為世界首(shǒu)創的🏃‍♂️智能精密計(jì)量☀️泵。

二、計量泵的(de)基本工作原理

衆(zhong)所周知，計量泵主(zhǔ)要由動力驅動、流(liu)體輸送和調節♋控(kòng)制三部分組成。動(dong)力驅動裝置經由(yóu)機械聯杆系統🤟帶(dài)動✨流體輸送隔膜(mó)⁉️（活塞）實現往複運(yùn)動：

隔膜（活塞）于沖(chong)程的前半周将被(bei)輸送流體吸入并(bing)于後半周将流體(ti)排出泵頭；所以，改(gǎi)變沖程的往複運(yùn)動頻率或每一次(ci)往複運動的沖程(chéng)長度即可達至調(diao)節流體輸送量之(zhī)🏃🏻目的。精密的加工(gong)精度保證了每次(ci)泵出量進而🏃‍♂️實現(xiàn)被輸⛷️送介質的精(jīng)密計量。

因其動力(li)驅動和流體輸送(song)方式的不同，計量(liang)泵可✂️以大緻劃分(fen)🐉成柱塞式和隔膜(mo)式兩大種類。

2.1、柱塞(sāi)式計量泵

主要有(you)普通有閥泵和無(wú)閥泵兩種。柱塞式(shì)計量泵🤟因其⭐結構(gou)☁️簡✨單和耐高溫高(gāo)壓等優點而被廣(guǎng)泛應用于👅石油✊化(hua)工領域。針對✍️高粘(zhan)度介質在高壓力(li)工況下普通柱塞(sāi)泵的不足，一種無(wu)閥旋轉柱塞式計(jì)量泵受到愈來愈(yù)多的重視，被廣泛(fan)應用于糖漿、巧克(ke)力和石油添加劑(jì)等高粘度介質的(de)計量添加。因被計(ji)量介質和泵内潤(run)滑劑之間無法實(shi)現完全隔📱離這一(yi)結🐪構性缺點，柱塞(sāi)式計量泵在高防(fang)污染要求流體計(jì)量應用中受到諸(zhū)多限制。



2.2、隔膜式計(jì)量泵

顧名思義，隔(gé)膜式計量泵利用(yòng)特殊設計加工的(de)柔性隔膜💋取代活(huó)塞，在驅動機構作(zuo)用下實現往複運(yun)動，完成吸入－排出(chu)過程。由⛱️于隔膜的(de)隔離作用，在結構(gòu)上真正實現了被(bèi)計量流體與驅動(dòng)潤滑機構之間的(de)隔離。高科技的♉結(jie)構設計和新型材(cai)料的選用🌈已經大(da)大提高了隔膜的(de)使用壽命，加上複(fú)合材料優異的耐(nai)腐蝕特性，隔膜式(shì)計量泵目前已經(jīng)成為♈流體計量應(ying)用中的主力泵型(xing)。

在隔膜式計量泵(bèng)家族成員裡，液力(lì)驅動式隔膜泵💃由(you)🔞于🔅采用了液壓油(you)均勻地驅動隔膜(mó)，克服了機械直接(jie)驅動方式🈲下泵隔(gé)膜受力過分集中(zhōng)的缺點，提升了隔(gé)膜壽命⭐和工作壓(ya)力上限。為了克服(fú)單隔膜式計量泵(beng)可能出現的因隔(gé)膜破損而造成的(de)工作故障，有的計(jì)量泵配備了隔膜(mo)破損傳感器，實現(xian)隔㊙️膜破裂時自動(dòng)連鎖保護；具有雙(shuāng)隔膜結構泵頭的(de)💛計量進一步提高(gao)👄了其安全性，适合(hé)對安全保護特别(bie)♻️敏感的應用場合(he)。
作為隔膜式計量(liang)泵的一種，電磁驅(qū)動式計量泵以電(dian)磁鐵🚶産生脈動驅(qu)動力，省卻了電機(jī)和變速機構，使得(dé)系統小巧緊湊，是(shì)小💃🏻量程低壓計量(liàng)泵的重要分支。

現(xian)在，精密計量泵技(ji)術已經非常成熟(shu)，其流體計量輸送(song)🎯能🔴力最大可達0-100,000l/h，工(gōng)作壓力最高達4000bar，工(gong)作範圍覆蓋了工(gong)業生産💔所有🐆領域(yù)的要求。

三、計量泵(beng)的控制

計量泵每(měi)一次的流體泵出(chū)量決定了其計量(liàng)容量。在🤩一定的有(you)效隔膜面積下，泵(bèng)的輸出流體的體(ti)積流量正比與沖(chong)程長😄度L和沖程頻(pín)率F：V∝A*F*L

在計量介質和(he)工作壓力确定情(qíng)況下，通過調節沖(chòng)程長度L和沖程頻(pín)率F即可實現對計(ji)量泵輸出的雙維(wei)調節。

盡管沖程長(zhǎng)度和頻率都可以(yǐ)作為調節變量，但(dàn)在工💔程應用🌂中😄一(yī)般将沖程長度視(shi)為粗調變量，沖程(chéng)頻率為細調變量(liang)：調⚽節沖程長度至(zhì)一定值，然後通過(guò)改變其頻率實現(xiàn)精細調節，增加調(diao)節的靈活性。在相(xiang)對簡單的應用場(chang)合，亦可以手動設(shè)置沖程長度，僅将(jiang)沖程頻率作為調(diao)節變量，從而簡化(hua)系統配置。

3.1、常規模(mó)拟/開關信号調節(jiē)方式

過程控制應(ying)用中廣泛采用0/4-20mA模(mo)拟電流信号作為(wei)傳感器、控制器和(he)執行機構間信号(hào)交換的标準，具有(yǒu)外控💛功能的計量(liàng)泵亦主要采用這(zhe)種方式，實現對沖(chòng)程頻率和沖程頻(pin)率的外部調節。

位(wèi)置式伺服機構是(shi)實現沖程長度調(diao)節的最普遍方法(fa)。一體化的伺服機(ji)構被設計成能夠(gou)直接接受來自調(diào)節器或☀️計算機的(de)0/4-20mA控制信号，從而自(zì)動調節沖程長度(dù)在0-100％範🏃‍♀️圍内變化。

相(xiang)對而言實現沖程(cheng)頻率調節的方法(fǎ)比較多樣，主要☎️有(you)變頻🚩電機控制和(he)直接繼電觸點控(kòng)制兩種。經由0/4-20mA電流(liu)信号控制的變頻(pin)調速器驅動計量(liàng)泵電動機按所需(xu)速度💛運行，從而實(shi)現沖程頻率的調(diào)節。對于電磁驅💋動(dòng)和部分電機驅動(dong)的計量泵🌏，亦可以(yi)利㊙️用外部觸點信(xìn)号來調節沖程頻(pin)率。


3.2、基地式控制方(fang)式

在某些特殊場(chǎng)合，如ph值調節，計量(liang)泵作為執行器，在(zài)調❗節器的控制下(xia)添加酸或堿。為簡(jian)化系統配置和提(tí)高可靠💞性，以微處(chù)理器為核心的嵌(qiàn)入式控制系統被(bei)直接集成到計量(liàng)泵内，如此隻需外(wai)接一支pH傳感器，即(ji)可構成完整的調(diao)節系統。這種基🛀🏻地(dì)式智能計量泵概(gai)念也适用于控制(zhi)其它工藝參數，如(ru)氧化還原電位(ORP)和(hé)餘氯濃度調節等(deng)應用場合。

3.3、設定程(chéng)序式控制

由于内(nei)部集成了微處理(lǐ)計算機，一些計量(liang)泵産品的調控性(xìng)🔱能💰和操作性能得(de)到了充分提升，在(zai)跟随㊙️外部控制命(ming)令實現實時🙇‍♀️計量(liang)流量調節之外，還(hái)具有定量添加，時(shí)♉間序列觸發程序(xù)式添加，事件序列(lie)觸發程序式添加(jiā)，時間－事件混合觸(chù)發程序式添加和(hé)自動校正🌂等多種(zhǒng)工作💋模式，并可以(yǐ)提供以泵出✍️流體(tǐ)總量，剩餘沖程次(cì)數和待🙇🏻輸送流體(tǐ)容量👈，設定沖程長(zhǎng)度和其它💁相關的(de)計量泵工作參數(shu)等有用信息。

時間(jiān)序列觸發程序式(shi)工作方式令計量(liang)泵完全依據🚩實時(shi)時鐘，按預先規劃(hua)的任務清單，在指(zhǐ)定時刻按設定的(de)沖程次數或時💔間(jian)定量添加工作介(jie)質，時間可以以每(mei)小時，天，工作日，公(gong)休日，一周和二周(zhōu)為周期靈活設定(dìng)；而事件序列觸發(fa)程序式工作方式(shì)令計量泵完全依(yī)據實時觸發事件(jiàn)，按😘預先規劃的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼任(rèn)務清單，在特定事(shì)件發生時🍓（觸點輸(shu)入）按設定的沖程(chéng)次數😘或時間定量(liàng)添加工作介🚩質。

以(yi)上兩種方式可以(yi)有機混合，完成更(geng)複雜的時間－事件(jian)混合觸發工作模(mo)式。最多可設定81個(gè)事件。

一個簡單的(de)例子是冷卻塔循(xun)環水消毒滅藻系(xi)統。消毒劑💜以特定(dìng)濃度根據補充水(shui)流量比例添加；并(bing)按工藝要求，在比(bi)例✔️添加🆚過程當中(zhōng)，每周還應脈沖式(shì)大劑量添加一次(cì)消🌍毒劑（如設定在(zai)周五12-04時），并要‼️求此(ci)時暫停比例添加(jiā)作用。整個編程十(shi)♊分簡捷，令🌐複雜多(duō)變的流體添加任(rèn)務得以輕松而精(jīng)确地實現。

3.4、現場總(zong)線ProFibus控制方式

在石(shí)油化工等大規模(mo)高自動化成度的(de)應用場合🐉，利用數(shù)字🏃通訊協議進行(háng)自動化設備之間(jiān)數據的高速🛀🏻傳輸(shū)進而組成網絡式(shì)控制系統，容量大(da)，可靠性高，已成為(wei)發展的主🆚流。繼二(èr)十世紀九十年代(dai)初被納入德國DIN标(biao)準後，現場總線🐪ProFibus于(yu)九十年代末又成(chéng)為歐洲标準(EN50170)，在世(shi)界範圍内得到廣(guang)泛采用，已成為現(xiàn)場總線技術中代(dài)表性協議之一。

現(xiàn)場總線ProFibus由三種形(xíng)勢組成。ProFibus－DP，ProFibus－PA和ProFibus－FMS。其中ProFibus－DP(DecentralizedPeriphery)定(ding)義為分散型外圍(wéi)❄️設備現場總線，系(xi)專門為過程控制(zhì)系統與分散的外(wài)圍設備之間高速(su)數據信息交換而(er)設計的💁。其傳輸💋介(jiè)質為雙絞線或光(guāng)纖聯接的RS485傳輸制(zhì)式，波特率9.6-12Mb/s，系統構(gou)成成本低，高速可(kě)靠。

現場總線ProFibus指令(lìng)集精簡凝練，編程(cheng)非常方便。具有現(xian)場總線⁉️ProFibus通訊功能(néng)的計量泵，在具有(you)所有手動調節功(gōng)能🛀的同㊙️時，可以方(fāng)便地溶入高級的(de)如集散式計算機(jī)控制系統中，使其(qí)各種功能得以更(geng)充分地發揮，已經(jing)成為現代精密計(ji)量泵🐆的佼佼者💜。普(pǔ)羅名特公司計量(liang)泵家族中即有三(san)大系列數十個型(xíng)号的産品配置了(le)😘現場總線功能。

四(si)、結束語

今天，計量(liang)泵的研發已經超(chāo)越了其傳統意義(yì)上單🌈純🚩追㊙️求🈲容🐅量(liang)和材質的範疇，轉(zhuan)而面向高精度，多(duo)功能和智能㊙️化的(de)發展🌏方向，這一趨(qu)勢已經成為世界(jiè)主要計量泵生💃🏻商(shāng)的共識。

• 12-04 計量泵常用問(wen)題解決方法
• 12-04 計量(liàng)泵的種類和特點(dian)以及流量調節方(fāng)式
• 12-04 隔膜計量泵如(rú)何處理故障
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