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普罗名特计量泵选型及常见问题

 发布时间:2018-08-29 点击量:3594

概要

恰当地选择计量泵都需要哪些信息?
1. 被计量液体的流量。
2. 被计量液体的主要特性,例如化学腐蚀性、黏度和比重等。
3. 系统的背压。
4. 合适的吸升高度。
5. 需要的其他选项,如模拟量控制、脉冲量控制、流量监视和定时器。

电磁驱动计量泵有哪些主要优势?
电磁驱动计量泵只有一个运动部件—电枢轴。通常来讲,运动部件越少则计量泵工作越可靠。计量泵非常适合于低流量、低压力工作场合,并且在供电电压波动时有良好的补偿作用。

与固定频率、改变冲程长度的计量泵相比较, 固定冲程长度、改变频率的计量泵有哪些优势?
通过校正,每一个冲程的投加量是已知的。因此总的投加量可以通过计算得出(投加量=每冲程投加量*频率)。总投加量与频率成线性关系(50 % 频率 = 50 % 投加量) 。通过外部的脉冲或模拟量控制,投加量可以在一秒钟之内从小调到大。另外它比电机驱动的冲程长度调节成本要低的多。

如何使用计量泵的性能曲线图?
1. 找到与所选用的计量泵相应的性能曲线图。
2. 在下面的图表中标示出当前的背压。
3. 确定修正因数,取以bar为单位的背压值,向上延伸至曲线,在交叉点垂直向左读取修正因数值。
4. 用需要的投加量值除以修正因数值,得出以 ml/min.或 L/h为单位的值。
5. 把计算结果放在投加量刻度的中间。
6. 当把这个值放在投加量刻度上时,可以使用一把直尺,查找出冲程长度设定和冲程频率设定。

应用 

当运行加药系统时应注意哪些重要事项?
当运行加药系统时重点注意以下事项:
A. 投加点压力
B. 冲程频率
C. 吸升高度
D. 海拔高度
E. 化学品的腐蚀性

当计量泵出口为大气压时,有什么办法可以提高泵的重复计量精度?
在计量泵排出阀安装阀弹簧可以改善重复计量精度,但是有效的改善办法是在管线的末端安装一个背压阀。

怎么调节背压阀?
1. 永远不要超过计量泵的大工作压力。
2. 当计量泵在吸液端有压力时,泵的排出端的压力至少要比吸入端的压力高1bar。

如何计选择合适的脉冲阻尼器容积?
用计量泵每一冲程的计量能力(ml)乘以26,就可以得出减小90%脉动所需要的脉冲阻尼器的小容积(ml)。

如何设定安全阀的压力?
安全阀的压力可以在计量泵额定工作压力范围之内调整,不允许超过计量泵的大工作压力。安全阀设计用来防止计量泵过压运行 。例如,如果计量泵的大工作压力为 3bar,安全阀的压力就应该设定为3bar,或者更低一些以确保计量泵的正常工作。超压工作是导致计量泵损坏的主要原因之一。

应用ProMinent®计量泵,允许的大正向压力是多少?
当正向压力小于泵的排出压力1bar以上时,Alpha 计量泵可以正常工作。如果超过允许压力值,计量泵不能正常工作。

如果输送的液体不是水,吸升高度如何计算?
将计量泵的额定吸升高度除以计量液体的比重。

在什么情况下用自灌式吸液?
可以在以下情况下应用自灌式吸液:
1. 计量的液体容易挥发;
2. 计量液体比重较大;
3. 当需要较高的冲程频率时;
4. 计量泵在高海拔地区工作时;
5. 在现场应用时需要较大的储罐,并且依靠计量泵自吸不可行的情况下。

能否给出一些关于计量泵泵头选择方面的建议?在涉及到化学药品对泵头/密封的腐蚀方面,通常会有哪些问题出现,应如何避免?
在涉及到计量泵泵头,通常的问题是出现在计量酸、氯、氟化物和过氧化氢的情况时。由于药品浓度和操作温度的不同,很难确定具体泵头材质。 在计量氟化物时,我们推荐选用 Viton® 密封的PVC泵头。对于大多数加氯的应用,选用EPDM密封的 NP(有机玻璃) 泵头。 对于过氧化氢混合物的计量只能选用PTFE 密封的PTFE 泵头或不锈钢泵头。浓盐酸的计量通常选用Viton®密封的有机玻璃泵头。浓硫酸的计量可以选择PTFE 密封的PTFE 泵头。化学药品的制造商会给出相关的建议,或者查阅ProMinent® 化学防腐图表来确定化学药品与接触材质的相容性。

在泵头计量液体时,必须考虑哪些影响因素?
主要考虑的因素有液体的粘度、比重、蒸汽压和温度。

附件/选项

怎么知道对于每台计量泵都有哪些其他选项?
对于每台计量泵和它的识别码,在ProMinent® 产品目录中都给出了详细的解释。通过查询识别码,对具体的计量泵可以选择相应的选项。

基本的附件包包括哪些?
附件包中包括:底阀,注射阀,2米吸液管和5米排液管线。

一个完整的计量泵泵头都包括哪些部件?
一个完整的液力端包括以下部件:泵头,隔膜,阀,背板和安装螺栓。

底阀的主要用途是什么?
底阀本身有一定的重量可以保持吸液管线伸直并且使吸液管线垂直于化学药桶。另外它也是一个逆止阀,保持化学药液的正向流动。底阀还有助于改善泵的重复精度和正常吸液。底阀内有滤网可以防止固体颗粒被吸入吸液管线,小的固体颗粒吸入可能会导致计量泵隔膜破损。底阀还包括连接件,用来连接吸液管。底阀应当垂直安装,并且保持底阀离开储药桶底部一定距离。对于大多数靠自吸方式工作的计量泵底阀选择是非常必要的。

注射阀的主要用途是什么?
注射阀被应用于排液管线和注射点的连接。注射阀不能用作隔离设备或者用作防止虹吸的保护。在要求不是太高的场合中,注射阀可以产生0.5bar的背压。

冲洗设备的主要用途是什么?
冲洗设备用来清洗计量泵泵头和排液管线。主要应用于计量的化学药品易于凝固或者计量泵需要经常处于闲置状态的情况下。

什么是浮子开关,其主要作用是什么?
浮子开关是控制储药桶液位的非常关键的设备。当液位降低时,浮子下沉,开关内触点闭合,此触点可用于控制计量泵,例如停止计量泵1并启动计量泵2,也可以用于接通报警/指示灯指示储药桶空。通过浮子的反向动作,浮子开关可以应用于收集罐,指示收集罐已满同时停止计量泵。

单级浮子开关和两级浮子开关有什么不同?
当开关动作时,单级浮子开关直接停止计量泵。对于两级浮子开关,激活级时可以用来报警指示储药桶低液位。当第二级开关激活时,计量泵停止。

什么是多功能阀?
多功能阀是非常通用的产品,它可以产生恒定的背压,确保重复计量精度。设备内集成了防虹吸阀的功能,它可以防止化学药品被吸入真空管线,防止水路中产生文丘里效应或负输送压头。 设备内集成了泄压阀功能,在系统管路阻塞时可以保护计量泵、管线和其他系统设备,防止过压工作。多功能阀内还集成有引液阀功能,可以释放排液管线的压力,帮助计量泵引液。多功能阀可以使排出液体安全地回流到储药桶中。

流量监视器的主要功能是什么?
流量监视利用接近开关,在每个流量脉冲动作时激活。计量泵将排液冲程和流量监视到的脉冲数量进行对比。 如果连续8个冲程或者设定的冲程数,泵不能检测到相应的脉冲信号,计量泵停止并发出故障指示。在吸液管线空、阻塞或泄漏,排液管线阻塞,隔膜破损等的情况下,流量监视器都可以通过检测不到脉冲信号而发出报警信号。 如果计量流量降低20%或低于设定的值,则比例流量监视器就可以检测到。

故障报警继电器和步进继电器主要用途是什么?
报警继电器在计量泵出现故障时触点断开(NC)或者闭合(NO)。
在计量泵出现故障时同步继电器闭合,通常同步继电器连接依附计量泵使其与主计量泵产生同样的频率。

脉冲阻尼器的主要用途是什么?
选择合适尺寸的脉冲阻尼器可以减小90%或者更多的脉动,使产生接近于层流的流动。脉冲阻尼器减小被计量介质的加速度并且降低压头损失。

缓冲器与脉冲阻尼器的功能有什么不同?
缓冲器可以减小管路的脉动,同时减小介质的加速度并且降低水头损失。缓冲器内部液体和气体没有分离。缓冲器内腔终会充满液体,并且需要将液体排放掉。

什么是隔膜破裂监视器,它是如何工作的?
在驱动端和泵头之间的背板上有一漏液排出孔,一根导管连接漏液排出孔到一小圆柱筒内。如果隔膜破裂,液体由漏液排出孔排到小圆柱筒内。小圆柱筒内有一浮子开关,只要筒内有10ml的液体,浮子开关就可以被激活。开关触点可以设置为常开或常闭。

电气方面 

在控制电缆中我们将使用哪些导线?
1. 在通用控制电缆中有5根导线:兰色、黑色、棕色、灰色和白色。对模拟信号控制将棕色和黑色导线系在一起连接到信号负极,将兰色导线连接到信号的正极。 白色和灰色的导线没有使用。注意:如果使用远程暂停功能,棕色导线和黑色导线应通过中间继电器或开关连接。
2. 对触点信号控制,将棕色和黑色导线系在一起连接到信号一端,连接白色导线到信号的另一端。(对触点信号控制,连接水表是一典型的应用)


对于通用控制电缆,不同颜色的导线的功能是什么?
黑色 公用端
棕色 远程开/关 (+) 黑色和棕色连接在一起才能使泵运行。对于远程控制功能需要连接一控制开关。
白色 脉冲控制
蓝色 模拟量控制 (必须选择模拟量控制选项)
灰色 辅助频率控制

如何将计量泵连接到水表上?
1. 将通用控制电缆插头插到计量泵的前端插槽。
A. 2-芯控制电缆:将棕色线和白色导线连接到水表的端子上。
2. 5-芯控制电缆:连接白色导线到其中的一个端子上,棕色黑色导线系在一起连接到另一端。注意:如果使用远程暂停功能,棕色导线和黑色导线应通过中间继电器或开关连接。

可以连接多个计量泵到一块水表上吗? 
我们不推荐直接连接多个计量泵到一块水表上。连接多个计量泵到一块水表安全的办法是使用同步继电器功能。 计量泵应被串联连接。连接多个计量泵另一个常用的方法是使用ProMinent®4极转发器。

使用4 - 20 mA控制信号可以连接多少计量泵?
回答这个问题连同系统内的设备一同考虑。首先应当知道给泵提供信号设备的负载阻抗。通常来说负载阻抗为750Ω,也可能更少,在300Ω范围之内。我们的控制器负载阻抗为750Ω。当使用4-20mA信号时, Gamma计量泵的阻抗为70Ω。大约10台计量泵可以串联连接到系统内。导线的阻抗(导线长度和直径)必须被考虑在总阻抗之内。较长的导线和较小的线径可以明显地增加阻抗 。

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。

 

精密计量泵及其控制

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,实现更复杂更的过程控制。为顺应这一新的趋势,上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*的智能精密计量泵。

二、计量泵的基本工作原理

    *,计量泵主要由动力驱动、流体输送和调节控制三部分组成。如图所示。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。

柱塞式计量泵                             无阀柱塞式计量泵

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大可达0-100,000l/h,工作压力达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 œ 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。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*。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。