隔膜(mó)泵在(zài)過程(chéng)控制(zhì)中的(de)作用是接受調(diào)節器(qì)或計(jì)算機(jī)的控制信(xìn)号,改變被調介(jiè)質的流量(liàng),使被(bèi)調參數維(wéi)持在所要求的範圍(wéi)内,從而達到生産過(guò)程的自動(dòng)化。如果把自動調節(jiē)系(xì)統與人工調節過(guò)程相比較,檢測單元(yuán)是人的眼睛,調節控(kòng)制單(dān)元是(shì)人的大(dà)腦,那麽(me)執行(háng)單(dān)元—隔膜(mó)泵就是人的手(shǒu)和腳。要實現對(duì)工藝過程某一參數如溫(wēn)度、壓(yā)力、流量、液(yè)位等(děng)的調節(jiē)控(kòng)制,都(dōu)離不開隔(gé)膜泵(bèng)。因此(cǐ)正确選擇(zé)隔膜泵在(zài)過程自動(dòng)化中具有(yǒu)重要意義(yì)。
1.隔膜(mó)泵的組成(chéng)與分(fèn)類
隔膜泵(bèng)又稱控制(zhì)泵(bèng),是執行(háng)器的主要類型,通過接受調節(jiē)控制單元(yuán)輸(shū)出的控(kòng)制信(xìn)号,借(jiè)助動力(lì)操作去(qù)改變流(liú)體流量(liàng)。隔膜(mó)泵一般由(yóu)執行(háng)機構和閥(fá)門組(zǔ)成(chéng)。如(rú)果按(àn)其所配執行機構使用的動力(lì),隔(gé)膜泵(bèng)可以分(fèn)爲氣(qì)動(dòng)、電(diàn)動、液(yè)動三種,即(jí)以壓(yā)縮空氣(qì)爲(wèi)動力(lì)源的氣動隔膜(mó)泵,以電爲動力(lì)源的電動隔(gé)膜(mó)泵,以液體(tǐ)介質(zhì)(如油(yóu)等(děng))壓力爲(wèi)動力的(de)電液動隔膜泵(bèng),另外,按(àn)其功能(néng)和特性(xìng)分,還有(yǒu)電(diàn)磁閥、電子(zǐ)式、智(zhì)能式(shì)、現場總(zǒng)線型隔(gé)膜泵(bèng)等。隔(gé)膜泵(bèng)的産品(pǐn)類型很(hěn)多,結構(gòu)也(yě)多種(zhǒng)多樣(yàng),而且還在(zài)不斷更(gèng)新和變化。一般來(lái)說閥(fá)是通用的(de),既可以與(yǔ)氣(qì)動執行(háng)機構匹配,也可以與(yǔ)電動執行機構或其他執(zhí)行機構匹配。
2.隔(gé)膜泵類型的選擇
2.1隔膜(mó)泵的閥體類(lèi)型選(xuǎn)擇閥體的選擇是隔(gé)膜泵(bèng)選擇中最重要的環(huán)節。隔膜泵閥(fá)體種類(lèi)很多(duō),常用的有直通單座、直通(tōng)雙座、角形、隔膜(mó)、小流量、三通、偏(piān)心旋(xuán)轉、蝶形、套(tào)筒式(shì)、球形等10種(zhǒng)。在選擇(zé)閥門之(zhī)前,要對控制(zhì)過(guò)程的介質、工藝(yì)條件和參(cān)數進行細(xì)心的分析(xī),收(shōu)集足夠的數(shù)據,了解系統對(duì)隔膜泵的要求,根據(jù)所收集的(de)數據(jù)來确定所(suǒ)要(yào)使(shǐ)用的(de)閥門(mén)類型。在具體選擇時,可從(cóng)以下(xià)幾方面考慮:
(1)閥芯形狀結構主(zhǔ)要(yào)根據所(suǒ)選擇(zé)的流(liú)量特性(xìng)和(hé)不平衡力等因(yīn)素考(kǎo)慮。
(2)耐(nài)磨損性當流體(tǐ)介質是含(hán)有高(gāo)濃度(dù)磨損(sǔn)性(xìng)顆粒(lì)的(de)懸浮液時(shí),閥芯(xīn)、閥座接合(hé)面每(měi)一次關閉都會(huì)受到嚴重摩擦(cā)。因此閥(fá)門的(de)流(liú)路要光滑(huá),閥的(de)内部材(cái)料(liào)要堅(jiān)硬。
(3)耐(nài)腐蝕由于(yú)介質具有腐蝕(shí)性,在能(néng)滿足(zú)調(diào)節功(gōng)能的情況下,盡量(liàng)選(xuǎn)擇結(jié)構簡(jiǎn)單閥門。
(4)介(jiè)質的溫(wēn)度、壓力(lì)當介(jiè)質(zhì)的溫度(dù)、壓力高(gāo)且(qiě)變化(huà)大時(shí),應(yīng)選用閥芯和閥座的材料受溫度(dù)、壓力(lì)變化小的閥(fá)門。
(5)防止閃蒸(zhēng)和空(kōng)化閃蒸(zhēng)和空化(huà)隻産生(shēng)在液體(tǐ)介(jiè)質。在實(shí)際生(shēng)産過(guò)程中,閃蒸(zhēng)和空化(huà)不僅影(yǐng)響流量系數的(de)計算,還會形成振動(dòng)和噪(zào)聲,使(shǐ)閥門(mén)的使用(yòng)壽(shòu)命變短(duǎn),因此在(zài)選擇(zé)閥(fá)門時應(yīng)防止閥門産生(shēng)閃蒸和(hé)空化。
2.2隔(gé)膜泵執行機構的選擇(zé)
2.2.1輸(shū)出力的考慮
執(zhí)行機(jī)構不(bú)論是何種類型,其輸出力(lì)都是用(yòng)于克服(fú)負荷的有(yǒu)效力(lì)(主要(yào)是指不平(píng)衡力(lì)和不(bú)平衡(héng)力(lì)矩加(jiā)上摩擦(cā)力、密(mì)封力、重(zhòng)力(lì)等有(yǒu)關力(lì)的作(zuò)用)。因此(cǐ),爲了使(shǐ)隔膜(mó)泵正常工(gōng)作,配用(yòng)的執行(háng)機構(gòu)要能(néng)産生足夠的輸(shū)出力(lì)來克服(fú)各(gè)種阻力,保(bǎo)證高度密封(fēng)和閥門(mén)的開(kāi)啓對于雙作用(yòng)的氣動、液動、電動執(zhí)行機構,一(yī)般都(dōu)沒(méi)有(yǒu)複位(wèi)彈簧(huáng)。
作用力的(de)大小與它的運行方向(xiàng)無關,因(yīn)此,選擇執行機構的(de)關(guān)鍵在于弄清最大的輸(shū)出力(lì)和電機(jī)的(de)轉動(dòng)力矩(jǔ)。對于單作用(yòng)的氣動(dòng)執行機構,輸出力(lì)與閥門的開(kāi)度有關,隔膜泵(bèng)上的(de)出(chū)現(xiàn)的力(lì)也将影響(xiǎng)運動特性(xìng),因此要求在(zài)整個(gè)隔膜泵(bèng)的開度(dù)範(fàn)圍建(jiàn)立力平衡(héng)。
2.2.2執行(háng)機構類型的确定
對執行機構(gòu)輸出力(lì)确定後(hòu),根據工藝(yì)使用環境要(yào)求,選擇相應的(de)執行機(jī)構。對于(yú)現場有防爆要求(qiú)時,應(yīng)選用氣動執(zhí)行(háng)機構(gòu),且接(jiē)線盒爲防爆型(xíng),不能(néng)選擇電動執行(háng)機構(gòu)。如果沒有(yǒu)防爆要求,則(zé)氣(qì)動、電動(dòng)執(zhí)行機構都(dōu)可選(xuǎn)用,但(dàn)從節能方面考(kǎo)慮(lǜ),應盡量選用(yòng)電動執行(háng)機構。對于(yú)液動(dòng)執行(háng)機構,其(qí)使用不如氣(qì)動、電(diàn)動執行機構廣泛,但(dàn)具有調節精度高、動作速度快(kuài)和平穩(wěn)的特點(diǎn),因此,在(zài)某些情(qíng)況下,爲(wèi)了達到(dào)較好調節效果(guǒ),必須選(xuǎn)用液動執行機構,如發(fā)電廠透明機的速度調節、煉油(yóu)廠的催化裝置(zhì)反應(yīng)器的溫度(dù)調節(jiē)控制等.
3.隔(gé)膜泵的作(zuò)用方(fāng)式(shì)選擇
隔膜泵(bèng)的作用方式隻是在選(xuǎn)用(yòng)氣動(dòng)執行機構時才有,其作用(yòng)方式(shì)通過執行機構(gòu)正反作用和閥(fá)門的正反(fǎn)作用組合形成。組合(hé)形式有4種(zhǒng)即正(zhèng)正(氣關型)、正反(fǎn)(氣開(kāi)型)、反正(氣(qì)開型(xíng))、反反(氣關型),通(tōng)過這四種(zhǒng)組合形(xíng)成的隔(gé)膜泵作用(yòng)方式(shì)有氣開和氣關(guān)兩種(zhǒng)。對于隔膜(mó)泵作用(yòng)方(fāng)式的(de)選擇(zé),主(zhǔ)要從三方面(miàn)考慮:a)工藝(yì)生産安全(quán);b)介質(zhì)的特性(xìng);c)保證産(chǎn)品質量(liàng),經濟損(sǔn)失最小。
4.隔膜泵流(liú)量特性的選(xuǎn)擇
隔(gé)膜(mó)泵(bèng)的流量特(tè)性是指介(jiè)質流過(guò)閥(fá)門的相對流量與位(wèi)移(閥門(mén)的(de)相對(duì)開度(dù))間的關系(xì),理想流量特性(xìng)主要有(yǒu)直線、等(děng)百分(fèn)比(對數)、抛(pāo)物線和快(kuài)開等(děng)4種,特性曲(qǔ)線和(hé)閥芯(xīn)形狀如圖1和圖2所示。常用的理(lǐ)想流(liú)量特(tè)性隻有直線、等百分比(對數)、快(kuài)開三種。抛(pāo)物線(xiàn)流量特(tè)性介于(yú)直線和等(děng)百分(fèn)比(bǐ)之間,一般可(kě)用等百分比特(tè)性來(lái)代替(tì),而快(kuài)開特(tè)性主(zhǔ)要用(yòng)于二(èr)位調節及(jí)程序控制(zhì)中,因(yīn)此隔膜泵特性(xìng)的選擇實際上(shàng)是直(zhí)線(xiàn)和等百(bǎi)分比流量特性(xìng)的(de)選擇.
隔膜泵(bèng)流量特性的選(xuǎn)擇可(kě)以通過理(lǐ)論計(jì)算,但所用(yòng)的方(fāng)法和(hé)方程(chéng)都很複雜。目前(qián)多采(cǎi)用(yòng)經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則,具體從下幾方面(miàn)考(kǎo)慮:
①從調(diào)節系(xì)統的(de)調節(jiē)質量(liàng)分(fèn)析并選(xuǎn)擇;
②從工藝(yì)配管(guǎn)情況(kuàng)考慮;
③從負荷變化(huà)情況分析。
選(xuǎn)擇好(hǎo)隔膜(mó)泵的流量特性(xìng),就可(kě)以根據(jù)其流量特性(xìng)确定閥門閥(fá)芯的形(xíng)狀和結構,但對(duì)于像(xiàng)隔膜(mó)閥、蝶(dié)閥等(děng),由于(yú)它們的結構特點,不(bú)可能(néng)用改變閥(fá)芯的(de)曲面形狀(zhuàng)來達到所需要(yào)的流量特性,這(zhè)時,可通過改變所配(pèi)閥(fá)門(mén)定位(wèi)器的反(fǎn)饋(kuì)凸輪(lún)外形(xíng)來實現。
5.隔(gé)膜泵口(kǒu)徑(jìng)的選(xuǎn)擇
隔膜泵口徑(jìng)的選擇(zé)和(hé)确定主要依據閥的(de)流通(tōng)能力即cv。在(zài)各種(zhǒng)工程的儀表設(shè)計和(hé)選型(xíng)時,都要對隔膜(mó)泵進(jìn)行cv計(jì)算,并提供(gòng)隔膜泵設(shè)計說明書。從(cóng)隔(gé)膜泵的cv計算到(dào)閥的口徑(jìng)确定,一般(bān)需經以下(xià)步驟:
1)計算流量(liàng)的确定。現有(yǒu)的生産能(néng)力(lì)、設備(bèi)負荷(hé)及(jí)介質的狀況,決定(dìng)計算(suàn)流量(liàng)的qmax和qmin.
2)閥前(qián)後壓差的(de)确定。根據(jù)已(yǐ)選擇的(de)閥流量特(tè)性及(jí)系統特點選定(dìng)s(阻力系數),再确(què)定計(jì)算壓差。
3)計(jì)算cv。根據所(suǒ)調節(jiē)的介(jiè)質選擇合(hé)适的(de)計算公式(shì)和圖表,求得cmax和(hé)cmin.
4)選用cv。根據cmax,在所(suǒ)選擇(zé)的(de)産(chǎn)品标(biāo)準系列中(zhōng)選取(qǔ)>cmax且與其最接近(jìn)的一(yī)級c.
5)隔(gé)膜泵(bèng)開度驗算。一(yī)般(bān)要求最大(dà)計算流量時的開度(dù)≯90%,最小(xiǎo)計(jì)算(suàn)流量(liàng)時的開度≮10%。
6)隔膜(mó)泵實(shí)際可(kě)調比的驗(yàn)算。一(yī)般要(yào)求實際可調比(bǐ)≮10。
7)閥座(zuò)直(zhí)徑(jìng)和公(gōng)稱直徑的确定(dìng)。驗證(zhèng)合(hé)适(shì)後,根(gēn)據c确(què)定。
6.氣(qì)動隔(gé)膜泵(bèng)的6大作用(yòng)
1)由于用空氣作動力,所以流量(liàng)随背壓(yā)(出口阻(zǔ)力)的變(biàn)化而自動調整(zhěng),适合用于中高粘度的流(liú)體。而離心泵的工作點(diǎn)是以(yǐ)水爲(wèi)基準(zhǔn)設定好的(de),如果(guǒ)用于(yú)粘度稍高的流(liú)體,則需要(yào)配套(tào)減速機或(huò)變頻(pín)調速器(qì),成本就(jiù)大大的提(tí)高了(le),對于(yú)齒輪(lún)泵也(yě)是同樣(yàng)如(rú)此。
2)氣(qì)動隔膜泵在易(yì)燃易爆的環境中用(yòng)氣(qì)動泵可(kě)靠且(qiě)成本(běn)低,如燃料、火藥、炸藥(yào)的輸送,因爲:第(dì)一、接地後不可(kě)能産生火花;第(dì)二、工作中無熱量産生,機(jī)器不(bú)會過熱;第三、流(liú)體不會(huì)過熱因(yīn)爲隔膜泵對流(liú)體的(de)攪動(dòng)最小(xiǎo)。
3)在工地惡劣的(de)地方,如建築工地、 工礦的廢水(shuǐ)排放(fàng)、由于污水(shuǐ)中的雜質多且(qiě)成分複雜,管路易于堵塞(sāi),這樣對電泵就(jiù)形成(chéng)負荷過高的情(qíng)況,電(diàn)機發(fā)熱易(yì)損。氣動隔(gé)膜泵(bèng)可通過顆粒且(qiě)流量可調,管道(dào)堵塞時自動停(tíng)止至通暢。
4)另外(wài)氣動隔膜泵體(tǐ)積小(xiǎo)易于移(yí)動(dòng),不需要(yào)地(dì)基,占(zhàn)地面極(jí)小,安裝(zhuāng)簡便經濟。可作(zuò)爲移動式物料(liào)輸送(sòng)泵(bèng)。
5)在(zài)有危(wēi)害性、腐蝕性的(de)物料處理(lǐ)中,隔(gé)膜泵(bèng)可将物料(liào)與(yǔ)外(wài)界完全隔(gé)開。
6)氣(qì)動(dòng)隔(gé)膜泵(bèng)可用于(yú)輸送化學性(xìng)質比較不穩定的流體,如(rú):感光(guāng)材(cái)料、絮凝(níng)液等。這是因(yīn)爲隔膜泵(bèng)的(de)剪切力低,對(duì)材料的(de)物理(lǐ)影響(xiǎng)小。
7.氣(qì)動隔膜泵的10大(dà)優點
1)流動寬敞(chǎng),通過性能(néng)好,允許通(tōng)過粒(lì)徑達(dá)10毫米(mǐ)。抽送泥漿(jiāng)、雜質時,對泵磨(mó)損甚微;
2)氣動隔(gé)膜泵不(bú)需(xū)灌引水,吸程高(gāo)達5-9米(mǐ)(幹或(huò)濕),揚程達70米(mǐ),出(chū)口壓力≧7bar;
3)氣(qì)動隔(gé)膜泵無旋轉部件(jiàn),沒(méi)有軸封,隔(gé)膜(mó)等抽送(sòng)的介質(zhì)與(yǔ)泵的(de)運(yùn)動部(bù)件、工件(jiàn)介質完全(quán)隔(gé)開(kāi),所輸送的介質(zhì)不會向(xiàng)外(wài)洩漏(lòu)。所以抽(chōu)送(sòng)有毒(dú)、易揮發(fā)或(huò)腐蝕性介質時(shí),不會造成(chéng)環境(jìng)污染(rǎn)和危(wēi)害人身安(ān)全;
4)揚(yáng)程、流(liú)量可通(tōng)過氣(qì)閥開度(dù)實現無級(jí)調(diào)節(jiē)(氣壓(yā)調節在1-7bar之(zhī)間)
5)可以浸沒在(zài)介質(zhì)中工作
6)不(bú)必用電,在易燃(rán)、易爆(bào)場所(suǒ)使用(yòng)安全可靠(kào)
7)氣動(dòng)隔膜(mó)泵結構簡(jiǎn)單、易(yì)損(sǔn)件(jiàn)少,該泵結(jié)構簡單,安(ān)裝、維修(xiū)方便,泵(bèng)輸送的介(jiè)質不(bú)會接觸(chù)到氣閥,聯杆(gǎn)等運動部件,不像其他類(lèi)型的泵因轉(zhuǎn)子(zǐ)、活塞、齒輪、葉片等部件(jiàn)的磨損(sǔn)而使(shǐ)性能逐步(bù)下降;
8)使用方便(biàn)、工作(zuò)可靠、開停隻需簡單(dān)地打(dǎ)開和關(guān)閉(bì)氣體(tǐ)閥門,即使(shǐ)由于(yú)意外(wài)情況而長(zhǎng)時間無(wú)介質運行或(huò)突然停機(jī)泵也不(bú)會因此(cǐ)而損壞,一旦超(chāo)負荷,泵會(huì)自動(dòng)地停機,具有自(zì)我保護性能,當(dāng)負荷恢複(fú)正常(cháng)後,又(yòu)能(néng)自動啓動運行;
9)氣動隔(gé)膜泵無須用油(yóu)潤滑,即(jí)使(shǐ)空轉(zhuǎn),對泵(bèng)也(yě)無任何(hé)影響,這是該泵一(yī)大特點(diǎn);
10)可輸(shū)送較粘的(de)液(yè)體(tǐ)(粘度在(zài)2萬厘泊以下);
8.結(jié)束語
隔膜泵的選擇是(shì)非常細緻的工(gōng)作,不僅要(yào)有紮(zhā)實的專業(yè)理論(lùn)知識(shí),還要有豐(fēng)富實踐經驗。選(xuǎn)擇得(dé)好不(bú)僅有(yǒu)利于調節(jiē)控(kòng)制回路(lù)pid參(cān)數的整(zhěng)定,使被調參數得到(dào)較(jiào)好地控(kòng)制效果,也(yě)使隔膜泵的使用壽(shòu)命大大增長。隔(gé)膜泵(bèng)的選(xuǎn)擇要(yào)因地制宜(yí),并非(fēi)一(yī)成不變,要在(zài)實踐的過程中(zhōng)不斷總結(jié)和創(chuàng)新,特别随(suí)着機(jī)電一體化技術(shù)、計算機和數字(zì)信息技(jì)術的應(yīng)用,隔膜泵的結構功能變(biàn)得更(gèng)好、更全面(miàn),爲選(xuǎn)擇隔膜泵提供(gòng)了極大的方便(biàn)。
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