現在(zai)，成熟的動力驅動(dong)方式和液體輸送(song)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(qí)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(tou)加的理想設備，計(ji)量泵如❗今已被👈廣(guang)泛地應用于包括(kuò)制藥、食品飲料和(hé)石油化工行業在(zài)内的各個領域，在(zài)工藝過程擔負着(zhe)強腐蝕性、毒害性(xing)、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(ji)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(ye)生産的絕大多數(shu)要求。

随着人們對(dui)生産工藝過程指(zhǐ)标和自動化程度(du)要求的🈲普🧡遍💰提高(gao)，作為化學藥劑計(ji)量和添加環節的(de)最終執行機構，計(ji)量🌍泵的安全性和(hé)可控制性變得日(rì)益重要起來。石油(yóu)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(bù)式和智能💁式計算(suàn)機控制系統應用(yong)最廣泛的領域之(zhi)一，因而👅要求與之(zhi)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(dì)與計算機系統構(gou)成各種控制回路(lù)，實現🛀🏻更複雜更精(jīng)确的過程控制。為(wéi)順應這一新的趨(qū)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(pǐn)傳統性能繼😄續領(lǐng)先世界的同時，借(jiè)助于嵌入式微處(chù)理器系統，将多種(zhong)調節控制功能和(hé)數據🎯通訊協議整(zheng)合到計量泵中，真(zhēn)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(zhu)要由動力驅動、流(liu)體輸送和調節控(kong)制三部分組成。動(dong)力驅動裝置經由(you)機械聯杆系統帶(dài)動流體輸送隔膜(mó)👉（活塞）實現往複運(yun)動：

隔膜（活塞）于沖(chong)程的前半周将被(bei)輸送流體吸入并(bìng)于後半😘周将流體(tǐ)排出泵頭；所以，改(gai)變沖程的往複運(yùn)動頻率或每一次(cì)往複運動的沖程(cheng)長度即可達至調(diào)節流體輸送量之(zhi)🈲目的。精密的加工(gong)精度保證了每次(ci)泵出量進而實現(xian)被輸送介質的精(jing)密計量。

因其動力(li)驅動和流體輸送(sòng)方式的不同，計量(liang)泵可以大緻劃分(fèn)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(wu)閥泵兩種。柱塞式(shì)計量泵🚶‍♀️因其結構(gou)簡✂️單和耐高溫高(gao)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(sai)🔞泵的不足，一種無(wu)閥旋轉柱塞式計(ji)量泵受到愈來愈(yu)多‼️的重視，被廣泛(fàn)應用于糖漿、巧克(kè)力和石油⛹🏻‍♀️添加劑(ji)等高🤩粘度介質的(de)計量添加。因👄被計(jì)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(sāi)式計量泵⭐在高防(fáng)污染要求流體計(jì)量應用中受到諸(zhu)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(huó)塞，在驅動機構作(zuò)用下實現往複運(yùn)動，完成吸入－排出(chū)過程。由于隔膜的(de)隔離作用，在結構(gòu)上真正實現了被(bei)計🔴量流體與驅動(dong)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(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(jīng)🌐成為流體計量應(ying)用中的主力🏒泵型(xíng)。

在隔膜式計量泵(beng)家族成員裡，液力(lì)驅動式隔膜泵由(yóu)于采用了🐇液壓油(you)均勻地驅動隔膜(mo)，克服了機械直接(jiē)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(fu)單隔膜式計量泵(bèng)可能出現的因隔(ge)膜破損而造成的(de)工作故障，有的計(jì)量泵配備了隔膜(mó)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(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(qū)動力，省卻了電機(jī)和變速機構，使得(de)系統小巧緊湊，是(shì)小量程低壓計量(liàng)泵的重要分支。

現(xiàn)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(gōng)作壓力最高達4000bar，工(gōng)作範圍覆💔蓋了工(gong)業生産所有領域(yu)的要求。

三、計量泵(bèng)的控制

計量泵每(měi)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(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(hé)工作壓力确定情(qing)況下，通過調節沖(chòng)♍程長度L和沖🙇‍♀️程頻(pin)率F即可實現對計(ji)量泵輸出的雙維(wéi)調節。

盡管沖程長(zhǎng)度和頻率都可以(yi)作為調節變量，但(dàn)在工程應✨用中一(yi)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(zhi)一定值，然後通過(guo)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(she)💛置沖程長度，僅将(jiang)沖程頻率作為調(diào)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(wei)傳感🌈器、控制器和(he)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(zhe)種方式，實現對沖(chòng)程頻率和沖程頻(pin)率的外部調節。

位(wei)置式伺服機構是(shì)實現沖程長度調(diao)節的最普遍方法(fǎ)。一體化㊙️的伺服機(jī)構被設計成能夠(gòu)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(xiàng)對而言實現沖程(cheng)頻率調節的方法(fa)比較多樣，主要有(you)變頻電機控制和(hé)直接繼電觸點控(kong)制兩種。經😍由0/4-20mA電☀️流(liú)信号控制的變頻(pin)調速器驅動計量(liang)泵電動🌏機按所需(xu)速度運行，從而實(shi)現沖程頻率的調(diao)節。對🈲于電磁驅🌂動(dòng)和部分電機驅動(dòng)的計量泵🐇，亦可以(yǐ)利用外部觸點信(xin)号來調節沖程頻(pin)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(zài)調📧節器的控制下(xià)添加酸或堿。為簡(jiǎn)化系統配置和🐆提(tí)高可靠性，以微處(chu)理器為核心的嵌(qian)入式控制系☂️統被(bèi)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(diào)節系統。這種基地(dì)式智能計量泵概(gai)念☀️也适用于控制(zhì)其它工藝參數，如(ru)氧化還原電位(ORP)和(hé)餘氯濃度調節等(děng)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(zai)跟随外部💞控制命(mìng)令☂️實現實時計量(liàng)流量調節之外，還(hai)具♻️有定量添加，時(shí)間序列❤️觸發程序(xu)式添加，事件序列(liè)觸發程序式添加(jiā)，時間－事件混合觸(chù)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(ti)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(shì)工作方式令計量(liang)泵完全依據實時(shí)時🌂鐘，按預先規劃(huà)的任務清單，在指(zhi)定時刻按設定的(de)沖程次數或時間(jiān)定量添加工作介(jie)質，時💜間可以以每(měi)小時，天，工作日，公(gōng)休日，一周和二周(zhou)為周期靈活設定(ding)；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(yǐ)上兩種方式可以(yi)有機混合，完成更(geng)複雜的時間－事件(jiàn)✊混合觸發工作模(mó)式。最多可設定81個(ge)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(ding)濃度根據補充水(shuǐ)流量比例添加；并(bing)按工藝要求，在比(bi)例✍️添加過程當中(zhong)，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(cǐ)時暫停比例添加(jia)作用。整個編程十(shi)分簡捷，令💞複雜多(duo)變的流體添加任(ren)務得以輕松而精(jīng)确地實現。

3.4、現場總(zǒng)線ProFibus控制方式

在石(shí)油化工等大規模(mó)高自動化成度的(de)應用場合，利用數(shu)字通訊協議進行(hang)自動化設備之間(jiān)數據的高速傳輸(shu)⭕進而組成網絡式(shì)控制系統，容量大(dà)，可靠性高，已成為(wéi)發展的主流。繼二(er)✂️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(yú)九十年代末又成(cheng)為歐洲标準(EN50170)，在世(shì)界範圍内得到廣(guǎng)泛采用，已成為現(xiàn)場總線技術⛹🏻‍♀️中代(dai)表性協議之一。

現(xian)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(xì)專門為過程控制(zhi)系統與分✌️散的外(wai)圍設備之間高速(su)🍓數據信息交換而(ér)設計的。其傳輸介(jiè)質為雙絞線🙇‍♀️或光(guang)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(ling)集精簡凝練，編程(cheng)非常方便。具有現(xian)場總線ProFibus通訊功能(neng)的計量泵，在具有(yǒu)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(gèng)充分地發揮，已經(jing)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(sì)、結束語

今天，計量(liang)泵的研發已經超(chao)越了其傳統意義(yì)上單純💃追求容🛀🏻量(liàng)和材質的範疇，轉(zhuan)而面向高精度，多(duō)功能和智能化的(de)發展方向，這一趨(qū)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(wen)題解決方法
• 12-04 計量(liang)泵的種類和特點(dian)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(shì)計量泵是如何進(jìn)行工作的