隔膜泵選型和分類(lèi)作用

 隔膜泵在過(guò)程控制中的作用是接受調節器或計算機的控制信號，改變被調介質(zhì)的流量，使被調參數維持在所要求的范圍內，從而達到生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。如果把自動(dòng)調節系統與人工調節過(guò)程相比較，檢測單元是人的眼睛，調節控制單元是人的大腦，那么執行單元—隔膜泵就是人的手和腳。要實(shí)現對工藝過(guò)程某一參數如溫度、壓力、流量、液位等的調節控制，都離不開(kāi)隔膜泵。因此正確選擇隔膜泵在過(guò)程自動(dòng)化中具有重要意義。

 1 隔膜泵的組成與分類(lèi)
隔膜泵又稱(chēng)控制泵，是執行器的主要類(lèi)型，通過(guò)接受調節控制單元輸出的控制信號，借助動(dòng)力操作去改變流體流量。隔膜泵一般由執行機構和閥門(mén)組成。如果按其所配執行機構使用的動(dòng)力，隔膜泵可以分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)三種，即以壓縮空氣為動(dòng)力源的氣動(dòng)隔膜泵，以電為動(dòng)力源的電動(dòng)隔膜泵，以液體介質(zhì)(如油等)壓力為動(dòng)力的電液動(dòng)隔膜泵，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現場(chǎng)總線(xiàn)型隔膜泵等。隔膜泵的產(chǎn)品類(lèi)型很
多，結構也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來(lái)說(shuō)閥是通用的，既可以與氣動(dòng)執行機構匹配，也可以與電動(dòng)執行機構或其他執行機構匹配。

2 隔膜泵類(lèi)型的選擇

2.1隔膜泵的閥體類(lèi)型選擇閥體的選擇是隔膜泵選擇中最重要的環(huán)節。隔膜泵閥體種類(lèi)很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等10種。在選擇閥門(mén)之前，要對控制過(guò)程的介質(zhì)、工藝條件和參數進(jìn)行細心的分析，收集足夠的數據，了解系統對隔膜泵的要求，根據所收集的數據來(lái)確定所要使用的閥門(mén)類(lèi)型。在具體選擇時(shí)，可從以下幾方面考慮:
(1)閥芯形狀結構主要根據所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。
(2)耐磨損性當流體介質(zhì)是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時(shí)，閥芯、閥座接合面每一次關(guān)閉都會(huì )受到嚴重摩擦。因此閥門(mén)的流路要光滑，閥的內部材料要堅硬。
(3)耐腐蝕由于介質(zhì)具有腐蝕性，在能滿(mǎn)足調節功能的情況下，盡量選擇結構簡(jiǎn)單閥門(mén)。
(4)介質(zhì)的溫度、壓力當介質(zhì)的溫度、壓力高且變化大時(shí)，應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門(mén)。
(5) 防止閃蒸和空化閃蒸和空化只產(chǎn)生在液體介質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數的計算，還會(huì )形成振動(dòng)和噪聲，使閥門(mén)的使用壽命變短，因此在選擇閥門(mén)時(shí)應防止閥門(mén)產(chǎn)生閃蒸和空化。

2.2 隔膜泵執行機構的選擇
2.2.1 輸出力的考慮
執行機構不論是何種類(lèi)型，其輸出力都是用于克服負荷的有效力(主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有關(guān)力的作用)。因此，為了使隔膜泵正常工作，配用的執行機構要能產(chǎn)生足夠的輸出力來(lái)克服各種阻力，保證高度密封和閥門(mén)的開(kāi)啟。
對于雙作用的氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)執行機構，一般都沒(méi)有復位彈簧。作用力的大小與它的運行方向無(wú)關(guān)，因此，選擇執行機構的關(guān)鍵在于弄清最大的輸出力和電機的轉動(dòng)力矩。對于單作用的氣動(dòng)執行機構，輸出力與閥門(mén)的開(kāi)度有關(guān)，隔膜泵上的出現的力也將影響運動(dòng)特性，因此要求在整個(gè)隔膜泵的開(kāi)度范圍建立力平衡。
2.2.2 執行機構類(lèi)型的確定
對執行機構輸出力確定后，根據工藝使用環(huán)境要求，選擇相應的執行機構。對于現場(chǎng)有防爆要求時(shí)，應選用氣動(dòng)執行機構，且接線(xiàn)盒為防爆型，不能選擇電動(dòng)執行機構。如果沒(méi)有防爆要求，則氣動(dòng)、電動(dòng)執行機構都可選用，但從節能方面考慮，應盡量選用電動(dòng)執行機構。對于液動(dòng)執行機構，其使用不如氣動(dòng)、電動(dòng)執行機構廣泛，但具有調節精度高、動(dòng)作速度快和平穩的特點(diǎn)，因此，在某些情況下，為了達到較好調節效果，必須選用液動(dòng)執行機構，如發(fā)電廠(chǎng)透明機的速度調節、煉油廠(chǎng)的催化裝置反應器的溫度調節控制等。

3 隔膜泵的作用方式選擇
隔膜泵的作用方式只是在選用氣動(dòng)執行機構時(shí)才有，其作用方式通過(guò)執行機構正反作用和閥門(mén)的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正(氣關(guān)型)、正反(氣開(kāi)型)、反正(氣開(kāi)型)、反反(氣關(guān)型)，通過(guò)這四種組合形成的隔膜泵作用方式有氣開(kāi)和氣關(guān)兩種。對于隔膜泵作用方式的選擇，主要從三方面考慮:a)工藝生產(chǎn)安全;b)介質(zhì)的特性;c)保證產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟損失最小。

4 隔膜泵流，特性的選擇

隔膜泵的流量特性是指介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對流量與位移(閥門(mén)的相對開(kāi)度)間的關(guān)系，理想流量特性主要有直線(xiàn)、等百分比(對數)、拋物線(xiàn)和快開(kāi)等4種，特性曲線(xiàn)和閥芯形狀如圖1和圖2所示。常用的理想流量特性只有直線(xiàn)、等百分比(對數)、快開(kāi)三種。拋物線(xiàn)流量特性介于直線(xiàn)和等百分比之間，一般可用等百分比特性來(lái)代替，而快開(kāi)特性主要用于二位調節及程序控制中，因此隔膜泵特性的選擇實(shí)際上是直線(xiàn)和等百分比流量特性的選擇。

隔膜泵流量特性的選擇可以通過(guò)理論計算，但所用的方法和方程都很復雜。目前多采用經(jīng)驗準則，具體從下幾方面考慮:①從調節系統的調節質(zhì)量分析并選擇;②從工藝配管情況考慮;③從負荷變化情況分析。
選擇好隔膜泵的流量特性，就可以根據其流量特性確定閥門(mén)閥芯的形狀和結構，但對于像隔膜閥、蝶閥等，由于它們的結構特點(diǎn)，不可能用改變閥芯的曲面形狀來(lái)達到所需要的流量特性，這時(shí)，可通過(guò)改變所配閥門(mén)定位器的反饋凸輪外形來(lái)實(shí)現。

5 隔膜泵口徑的選擇

隔膜泵口徑的選擇和確定主要依據閥的流通能力即Cv。在各種工程的儀表設計和選型時(shí)，都要對隔膜泵進(jìn)行Cv計算，并提供隔膜泵設計說(shuō)明書(shū)。從隔膜泵的Cv計算到閥的口徑確定，一般需經(jīng)以下步驟:
1)計算流量的確定。現有的生產(chǎn)能力、設備負荷及介質(zhì)的狀況，決定計算流量的Qmax和Qmin.
2)閥前后壓差的確定。根據已選擇的閥流量特性及系統特點(diǎn)選定S(阻力系數)，再確定計算壓差。
3)計算Cv。根據所調節的介質(zhì)選擇合適的計算公式和圖表，求得Cmax和Cmin.
4)選用Cv。根據Cmax,在所選擇的產(chǎn)品標準系列中選取>Cmax且與其最接近的一級C.
5)隔膜泵開(kāi)度驗算。一般要求最大計算流量時(shí)的開(kāi)度≯90%，最小計算流量時(shí)的開(kāi)度≮10%。
6)隔膜泵實(shí)際可調比的驗算。一般要求實(shí)際可調比≮10。
7)閥座直徑和公稱(chēng)直徑的確定。驗證合適后，根據C確定。
6 結束語(yǔ)
隔膜泵的選擇是非常細致的工作，不僅要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)理論知識，還要有豐富實(shí)踐經(jīng)驗。選擇得好不僅有利于調節控制回路PID參數的整定，使被調參數得到較好地控制效果，也使隔膜泵的使用壽命大大增長(cháng)。隔膜泵的選擇要因地制宜，并非一成不變，要在實(shí)踐的過(guò)程中不斷總結和創(chuàng )新，特別隨著(zhù)機電一體化技術(shù)、計算機和數字信息技術(shù)的應用，隔膜泵的結構功能變得更好、更全面，為選擇隔膜泵提供了極大的方便。