計量泵每一次的流體泵出量決定了其計量容量。在一定的有效隔膜面積下,正規(guī)的計量泵的輸出流體的體積流量正比與沖程長度L和沖程頻率F:VA*F*L
計量泵在計量介質(zhì)和工作壓力確定情況下,通過調(diào)節(jié)沖程長度L和沖程頻率F即可實現(xiàn)對計量泵輸出的雙維調(diào)節(jié)。
盡管沖程長度和頻率都可以作為調(diào)節(jié)變量,但計量泵在工程應用中一般將沖程長度視為粗調(diào)變量,沖程頻率為細調(diào)變量:調(diào)節(jié)沖程長度至一定值,然后通過改變其頻率實現(xiàn)精細調(diào)節(jié),增加調(diào)節(jié)的靈活性。在相對簡單的應用場合,亦可以手動設置沖程長度,僅將沖程頻率作為調(diào)節(jié)變量,從而簡化系統(tǒng)配置。
1、計量泵常規(guī)模擬/開關信號調(diào)節(jié)方式
過程控制應用中廣泛采用0/4-20mA模擬電流信號作為傳感器、控制器和執(zhí)行機構間信號交換的標準,具有外控功能的計量泵亦主要采用這種方式,實現(xiàn)對沖程頻率和沖程頻率的外部調(diào)節(jié)。
計量泵位置式伺服機構是實現(xiàn)沖程長度調(diào)節(jié)的最普遍方法。一體化的伺服機構被設計成能夠直接接受來自調(diào)節(jié)器或計算機的0/4-20mA控制信號,從而自動調(diào)節(jié)沖程長度在0-100%范圍內(nèi)變化。
相對而言實現(xiàn)沖程頻率調(diào)節(jié)的方法比較多樣,主要有變頻電機控制和直接繼電觸點控制兩種。經(jīng)由0/4-20mA電流信號控制的變頻調(diào)速器驅(qū)動計量泵電動機按所需速度運行,從而實現(xiàn)沖程頻率的調(diào)節(jié)。對于電磁驅(qū)動和部分電機驅(qū)動的計量泵,亦可以利用外部觸點信號來調(diào)節(jié)沖程頻率。
2、計量泵基地式控制方式
在某些特殊場合,如ph值調(diào)節(jié),計量泵作為執(zhí)行器,在調(diào)節(jié)器的控制下添加酸或堿。為簡化系統(tǒng)配置和提高可靠性,以微處理器為核心的嵌入式控制系統(tǒng)被直接集成到計量泵內(nèi),如此只需外接一支pH傳感器,即可構成完整的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種基地式智能計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)等應用場合。
3、計量泵設定程序式控制
由于內(nèi)部集成了微處理計算機,一些計量泵產(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現(xiàn)實時計量流量調(diào)節(jié)之外,還具有定量添加,時間序列觸發(fā)程序式添加,事件序列觸發(fā)程序式添加,時間-事件混合觸發(fā)程序式添加和自動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,設定沖程長度和其它相關的計量泵工作參數(shù)等有用信息。
時間序列觸發(fā)程序式工作方式令計量泵完全依據(jù)實時時鐘,按預先規(guī)劃的任務清單,計量泵在指定時刻按設定的沖程次數(shù)或時間定量添加工作介質(zhì),時間可以以每小時,天,工作日,公休日,一周和二周為周期靈活設定;而事件序列觸發(fā)程序式工作方式令計量泵完全依據(jù)實時觸發(fā)事件,按預先規(guī)劃的任務清單,在特定事件發(fā)生時(觸點輸入)按設定的沖程次數(shù)或時間定量添加工作介質(zhì)。
以上兩種方式可以有機混合,完成更復雜的時間-事件混合觸發(fā)工作模式。最多可設定81個事件。
一個簡單的例子是冷卻塔循環(huán)水消毒滅藻系統(tǒng)。消毒劑以特定濃度根據(jù)補充水流量比例添加;并按工藝要求,在比例添加過程當中,計量泵每周還應脈沖式大劑量添加一次消毒劑(如設定在周五12-13時),并要求此時暫停比例添加作用。整個編程十分簡捷,令復雜多變的流體添加任務得以輕松而準確地實現(xiàn)。
4、現(xiàn)場總線ProFibus控制方式
加藥計量泵在石油化工等大規(guī)模高自動化成度的應用場合,利用數(shù)字通訊協(xié)議進行自動化設備之間數(shù)據(jù)的高速傳輸進而組成網(wǎng)絡式控制系統(tǒng),容量大,可靠性高,已成為發(fā)展的主流。繼二十世紀九十年代初被納入德國DIN標準后,現(xiàn)場總線ProFibus于九十年代末又成為歐洲標準(EN50170),在世界范圍內(nèi)得到廣泛采用,已成為現(xiàn)場總線技術中代表性協(xié)議之一。
現(xiàn)場總線ProFibus由三種形勢組成。ProFibus-DP,ProFibus-PA和ProFibus-FMS。其中ProFibus-DP(DecentralizedPeriphery)定義為分散型外圍設備現(xiàn)場總線,計量泵系專門為過程控制系統(tǒng)與分散的外圍設備之間高速數(shù)據(jù)信息交換而設計的。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)構成成本低,高速可靠。
現(xiàn)場總線ProFibus指令集精簡凝練,編程非常方便。具有現(xiàn)場總線ProFibus通訊功能的計量泵,在具有所有手動調(diào)節(jié)功能的同時,可以方便地溶入高級的如集散式計算機控制系統(tǒng)中,使其各種功能得以更充分地發(fā)揮,已經(jīng)成為現(xiàn)代精密計量泵的佼佼者。普羅名特公司計量泵家族中即有三大系列數(shù)十個型號的產(chǎn)品配置了現(xiàn)場總線功能。
計量泵廠家的研發(fā)已經(jīng)超越了其傳統(tǒng)意義上單純追求容量和材質(zhì)的范疇,轉(zhuǎn)而面向高精度,多功能和智能化的發(fā)展方向。
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