現在(zai)，成熟的動力驅動(dong)方式和液體輸送(sòng)端（泵頭）材料技術(shù)使得新型計量泵(beng)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(liàng)亦能滿足工業生(sheng)産的絕大多數要(yao)求。

一、概述

作為流(liú)體精密計量與投(tóu)加的理想設備，計(ji)量泵如今已被🔴廣(guang)♻️泛地應用于包括(kuo)制藥、食品飲料和(hé)石油化工行業在(zai)内的各個領域，在(zai)工藝過程擔負着(zhe)強腐蝕性、毒害性(xìng)、高粘性和高壓☀️介(jie)質的計量添加任(rèn)❄️務。經過超🧡過半個(gè)世紀的實踐🐪應用(yòng)和技術改進，現在(zai)計量泵已經進入(ru)其高速增長期。現(xian)📱在，成熟的動♊力驅(qu)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(he)特殊介質🐪的要求(qiu)，其工作壓力和容(rong)量亦能滿足工業(yè)生産❌的絕大多數(shù)要求。

随着人們對(duì)生産工藝過程指(zhǐ)标和自動化程度(du)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(ri)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(chēng)，也是集散式、分布(bù)式和智能式計算(suan)機控制系統應用(yòng)最廣泛的領域之(zhī)一，因而要求與之(zhī)相🌈配套的執行器(qi)——計量泵亦要具備(bèi)靈活多樣的控制(zhì)模式，可以方便地(di)與計算機系統構(gou)成各種控制回路(lu)，實現更複雜更精(jīng)确的過程控制。為(wéi)🆚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(gong)司在保證其産品(pǐn)傳㊙️統性能繼續領(lǐng)先世界的同時，借(jie)助于嵌入式微處(chu)理器系統，将多種(zhong)調節控制功能和(he)數據♉通訊協議整(zhěng)合到計✌️量泵中，真(zhēn)正實現了從沖程(chéng)頻率到沖程長度(du)的雙維調節，使其(qi)産品成為世界首(shǒu)創的智能精密計(ji)量🙇🏻泵。

二、計量泵的(de)基本工作原理

衆(zhōng)所周知，計量泵主(zhu)要由動力驅動、流(liú)體輸送和調節🈲控(kòng)制三部分組成。動(dòng)力驅動裝置經由(you)機械聯杆系統帶(dài)動☁️流體輸送隔膜(mo)（活塞）實現往複運(yun)動：

隔膜（活塞）于沖(chong)程的前半周将被(bèi)輸送流體吸入并(bing)㊙️于後半周将流體(tǐ)排出泵頭；所以，改(gǎi)變沖程的往複運(yun)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(gōng)精度保證了每次(cì)泵出量進而實現(xian)被輸送介質的精(jīng)密計量。

因其動力(li)驅動和流體輸送(sòng)方式的不同，計量(liàng)泵可🎯以🏃大緻劃分(fen)成柱塞式和隔膜(mó)式兩大種類。

2.1、柱塞(sai)式計量泵

主要有(yǒu)普通有閥泵和無(wu)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(huà)工領域😄。針對高粘(zhān)度介質在高壓力(lì)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(fàn)應用于糖漿、巧克(kè)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(rùn)滑劑之😄間無法實(shi)現完全隔離這一(yī)結構性缺點，柱塞(sai)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(ji)量泵

顧名思義，隔(ge)膜式計量泵利用(yòng)特殊設計加工的(de)柔性隔膜取代活(huo)塞，在驅動機構作(zuò)用下實現往複運(yùn)動，完🌈成吸入－排出(chu)過程。由于隔膜的(de)隔離作用，在結構(gou)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(cái)料的選用已經大(dà)大提高了隔膜的(de)使用壽命，加💋上複(fú)合材料優異的耐(nài)腐蝕特性，隔膜式(shi)計量泵目前已經(jing)成為流體計量應(yīng)用中的主力♌泵型(xing)。

在隔膜式計量泵(bèng)家族成員裡，液力(li)驅動式隔膜泵🈲由(you)于采用☔了液壓油(you)均勻地驅動隔膜(mo)，克服了機械直接(jie)🌈驅動方式下泵隔(ge)膜受力過分集中(zhōng)的缺點，提升了隔(ge)膜壽命和工作壓(yā)力上限。為了♈克服(fu)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(xiàn)隔膜破裂時自動(dong)連鎖保護；具有😄雙(shuāng)隔膜結構泵頭的(de)計量進一🌈步提高(gāo)了其安全性，适合(he)🆚對安全保護特🈲别(bié)敏感的應用場合(he)。
作為隔膜式計量(liang)泵的一種，電磁驅(qu)動式計量泵以電(diàn)📱磁鐵🛀🏻産生脈動驅(qu)動力，省卻了電機(ji)和變速機構🌈，使得(dé)系統小巧緊湊🌍，是(shi)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(shú)，其流體計量輸送(song)能💞力最🧑🏽‍🤝‍🧑🏻大可達0-100,000l/h，工(gong)作壓力最高達4000bar，工(gong)作範圍覆蓋了工(gong)業生産所有🤩領域(yu)㊙️的要求。

三、計量泵(beng)的控制

計量泵每(mei)一次的流體泵出(chu)量決定了其計量(liang)容量🍉。在一定🍓的有(you)👈效隔膜面積下，泵(beng)的輸出流體的體(ti)積流量正比與沖(chòng)程長度L和沖程頻(pín)率F：V∝A*F*L

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

盡管沖程長(zhang)度和頻率都可以(yǐ)作為調節變量，但(dan)在工程應用中一(yī)般将沖程長度視(shì)為粗調變量，沖程(cheng)頻率為細調變量(liang)：調節沖🔆程長度至(zhi)一定值，然後通過(guò)改變其頻率實現(xian)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(jiāng)沖程🍓頻率作為調(diao)節變量，從而簡化(huà)系統配置。

3.1、常規模(mo)拟/開關信号調節(jiē)方式

過程控制應(yīng)用中廣泛采用0/4-20mA模(mo)拟電流信号作為(wéi)傳☎️感器、控制器和(hé)執行機構間信号(hao)交換的标準，具有(you)外控功能的計量(liàng)泵亦主要采用這(zhè)種方式，實現對❗沖(chong)程頻率和沖程頻(pin)率的外部調節。

位(wèi)置式伺服機構是(shì)實現沖程長度調(diào)節的最普遍方法(fǎ)。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(zi)動調節沖程長度(du)在0-100％範圍内變化。

相(xiàng)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(pín)調速器驅動計量(liang)泵電動機按所需(xū)速度運行，從而實(shí)現沖程頻📧率的調(diào)節。對于電磁驅動(dong)和部分電機驅動(dong)的計量泵，亦可以(yi)利💞用外部觸點信(xin)号來調節沖程頻(pín)率。


3.2、基地式控制方(fāng)式

在某些特殊場(chang)合，如ph值調節，計量(liàng)泵作為執行器，在(zai)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(wài)接一支pH傳感器，即(jí)可構成完整的調(diao)節系統。這種基地(di)式智能計量泵概(gai)念也适用于控制(zhì)其它工藝參數，如(rú)氧化還原電位(ORP)和(he)餘氯濃度調節等(deng)應用場合。

3.3、設定程(cheng)序式控制

由于内(nèi)部集成了微處理(li)計算機，一些計量(liàng)泵産品的調🏃‍♂️控性(xing)能💯和操作性能得(dé)到了充分提升，在(zài)跟随💋外部控制命(mìng)令實現實時🈲計量(liang)流量調節之外，還(hái)具有定量添加，時(shi)間序列觸發程序(xù)式添👅加，事件序列(liè)觸發程序式添加(jiā)，時間－事件混☀️合觸(chu)發程序式添加和(he)自動校正等多種(zhong)工作模式，并可以(yi)提供以泵出流體(tǐ)總量，剩餘🌈沖程次(ci)數和待輸送流體(tǐ)容量，設定沖程長(zhang)度和其它相關的(de)計量泵工作參數(shu)等有用信息。

時間(jian)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(huà)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(měi)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(fā)程序式工作方式(shi)💛令計量泵完全依(yi)據實時觸發事件(jiàn)，按🈲預先規劃的任(ren)務清單，在特定事(shi)件發生時（觸點輸(shu)入）按設定的沖程(chéng)次數或時間定量(liang)添加工作介🍉質。

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

一個簡單的(de)例子是冷卻塔循(xún)環水消毒滅藻系(xì)統。消毒劑以特定(dìng)濃度根據補充水(shuǐ)流量比例添加；并(bìng)按工🈲藝要求，在比(bi)例添加過程當中(zhong)，每周還應脈沖式(shi)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(cǐ)時暫停比例添加(jia)作用。整個編程十(shí)分簡捷，令複雜多(duō)變的流體添加任(rèn)務得以輕松而精(jing)确地實現。

3.4、現場總(zǒng)線ProFibus控制方式

在石(shi)油化工等大規模(mó)高自動化成度的(de)應用場合，利用數(shù)字🏃🏻‍♂️通訊協議進行(hang)自動化設備之間(jian)數據的高速傳輸(shū)進而組成❗網絡式(shì)控制系統，容量大(dà)，可靠性高，已成為(wei)發㊙️展的主流。繼二(er)十世紀九十年代(dài)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(shì)界範圍内得到廣(guǎng)泛🌈采用，已成為✂️現(xian)場總線技術⛹🏻‍♀️中代(dài)表性協議之一。

現(xiàn)場總線ProFibus由三種形(xing)勢組成。ProFibus－DP，ProFibus－PA和ProFibus－FMS。其中ProFibus－DP(DecentralizedPeriphery)定(ding)義為分散型外圍(wei)設備現⭐場總線，系(xì)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(jie)質為⭕雙絞線或光(guang)纖聯接的RS485傳輸制(zhi)式，波特率9.6-12Mb/s，系統構(gou)成成本低，高速可(ke)靠。

現場總線ProFibus指令(lìng)集精簡凝練，編程(chéng)非常方便。具有現(xiàn)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(fang)✏️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(gèng)充分地發揮，已經(jīng)成為現代精密計(ji)量泵的佼佼者🈲。普(pu)羅名特公司計量(liang)泵家族中即有三(san)大系列數☂️十個型(xing)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(chao)越了其傳統意義(yi)上單純追求容量(liang)和材質的範疇，轉(zhuǎn)而面向高精度，多(duō)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(shang)的共識。

• 12-04 計量泵常用問(wèn)題解決方法
• 12-04 計量(liàng)泵的種類和特點(diǎn)以及流量調節方(fang)式
• 12-04 隔膜計量泵如(rú)何處理故障
• 12-04 如何(hé)更換計量泵的隔(ge)膜的方法
• 12-04 隔膜式(shi)計量泵是如何進(jìn)行工作的