计量泵的基本工作原理及其控制方法一、概述 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著称，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，实现更复杂更精确的过程控制为顺应这一新 的趋势，国际上著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继续领先世界的同 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，使其产品成为世界首创的智能精密计量泵。
二、计量泵的基本工作原理 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最大可达 0-100,000l/h ，工作压力最高 达 4000 bar ，工作范围覆盖了工业生产所有领域的要求三、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在计量介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 即可实现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实现精细调节，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采用 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采用这种方式，实现对冲程频率和冲程频率的外部调节 位置式伺服机构是实现冲程长度调节的最普遍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 相对而言实现冲程频率调节的方法比较多样，主要有变频电机控制和直接继电触点控制两种经由 0/4-20mA 电流信号控制的变频调速器驱动计量泵电动机按所需速度运行，从而实现冲程频率的调节 对于电磁驱动和部分电机驱动的计量泵，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 置和提高可靠性，以微处理器为核心的嵌入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种基地式智能计量泵概念也适用于控制其它工艺参数，如氧化 还原电位 (ORP) 和余氯浓度调节等应用场合3.3 、设定程序式控制 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提升，在跟随外部 控制命令实现实时计量流量调节之外，还具有定量添加，时间序列触发程序式添加，事件序列触发程 序式添加，时间－事件混合触发程序式添加和自动校正等多种工作模式，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数等有用信息 时间序列触发程序式工作方式令计量泵完全依据实时时钟，按预先规划的任务清单，在指定时刻按设 定的冲程次数或时间定量添加工作介质，时间可以以每小时，天，工作日，公休日，一周和二周为周 期灵活设定；而事件序列触发程序式工作方式令计量泵完全依据实时触发事件，按预先规划的任务清 单，在特定事件发生时(触点输入)按设定的冲程次数或时间定量添加工作介质以上两种方式可以 有机混合，完成更复杂的时间－事件混合触发工作模式。
最多可设定 81 个事件 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实 现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，利用数字通讯协议进行自动化设备之间数据的高速传 输进而组成网络式控制系统，容量大，可靠性高，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 到广泛采用，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 ProFibus － DP ， ProFibus － PA 和 ProFibus － FMS 其中 ProFibus － DP(Decentralized Periphery) 定义为分散型外围设备现场总线，系专门为过程 控制系统与分散的外围设备之间高速数据信息交换而设计的。
其传输介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，高速可靠现场总线 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，使其各种功能 得以更充分地发挥，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，计量泵的研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识计量泵的维护与故障解决如何更换计量泵的隔膜？1. 取下固定泵头的 4 个螺丝螺丝位置在计量泵的背面2. 在泵头松动之后，取下泵头之前，调节冲程长度到 0%位置可以保证电磁轴有足够的压力，保持 其连接稳固，这样就可以旋下隔膜3. 向外拉液力端使螺丝从插孔内脱离抓住液体端逆时针旋转稍有些阻力，可以旋下隔膜4. 一旦隔膜被取下，检查计量泵的安全隔膜，确保其是完好的，没有任何损坏安装新的隔膜，顺 时针旋转背板和隔膜直到贴紧。
调节背板，使漏液排出孔位于泵的最底端5. 在隔膜安装完毕、并且背板漏液排出孔置于垂直位置之后，安装泵头确保吸液阀与漏液排出孔 对齐，液力端的螺丝与相应的 4 个孔对齐6. 旋转到冲程长度 100%位置这样可以使整套部件旋转至背板漏液排出孔与泵的最底端对齐在泵 运行过程中调整液力端和隔膜至合适的位置7. 当液力端连同背板位置调好之后，4 个螺栓以对角方式拧紧，直到合适为止完成这项工作时应 用力均匀我收到了一个备件包，在取下旧的隔膜时遇到了麻烦能否就如何拆下旧的隔膜提供一些额外的建 议？通过松开 4 个泵头螺丝，移动液力端旋转冲程长度到 0%并抓住液力端，然后从螺丝孔滑出 ，那么 螺丝不与它们接触，但是还把持着背板和隔膜然后逆时针旋转此部件，稍有些阻力，隔膜会从电磁 轴松动下来如果隔膜还没有松动，在隔膜和电磁轴的接触表面用些润滑油 放置几分钟后，用一 塑胶小锤轻轻敲打隔膜然后在按照以上描述再次进行当采用自吸方式计量过氧化氢时，系统内产生气穴如何解决这个问题？ 计量泵安装自排气泵头，采用自灌式吸液保持吸液管线尽可能短 计量泵安装、运行之后不计量药液?1. 是否安装了排泄管并且排泄阀闭合？在计量泵引液阶段排泄阀需要打开。
注意：并不是所有的计 量泵都有排泄阀2. 在计量泵的吸入端可能有气体泄漏液力端吸入侧连接件可能缺少 O 型圈或吸入阀连接松动3. 计量泵底阀可能阻塞，计量的药液不能通过4. 计量泵的冲程长度设定不合适5. 计量的化学药品可能在液力端结晶，致使单向阀阀球和阀座不能正常工作 我正在使用流量监视计量一种高粘度介质，在引液过程中收到了流量故障指示信号，怎么做可以解决 这个问题?对反应时间来说，脉冲持续时间可能不足够长相对于标准的脉冲宽度80msec，流量监视器脉冲宽 度扩展可以被激活，增加脉冲宽度至 300msec 激活智能转换开关，取下固定电路板的护盖， 移走 跳线X-1这样就激活了扩展功能，在故障指示之前允许有更多的时间如何防止冲程定位马达烧毁? 在调节冲程位置时，确保计量泵的电机始终在运转如果计量泵电机没有运转，冲程长度调节杆要抵 抗压缩弹簧的张力，这样会导致冲程定位马达过早损坏泵用机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：(1) 轴套与轴间的密封；(2) 动环与轴套间的密封；(3) 动、静环间密封；(4) 对静环与静环座间的密封；(5) 密封端盖与泵体间的密封一般来说，轴套外伸的轴间、密封端盖与泵体间的泄漏比较容易发现和解决，但需细致观察，特 别是当工作介质为液化气体或高压、有毒有害气体时，相对困难些。
其余的泄漏直观上很难辩别和判 断，须在长期管理、维修实践的基础上，对泄漏症状进行观察、分析、研判，才能得出正确结论一、 泄漏原因分析及判断1．安装静试时泄漏机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量如泄漏量较小， 多为动环。