隔膜泵最全介紹 (含動畫原理)

精彩導讀

1.隔膜泵的組成與分類

2.隔膜泵類型的選擇

3.隔膜泵的作用方式選擇

4.隔膜泵流量特性的選擇

5.隔膜泵口徑的選擇　

6.氣動隔膜泵的6大作用

7.氣動隔膜泵的10大優點

8.結束語

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

1.隔膜泵的組成與分類

隔膜泵又稱控制泵，是執行器的主要類型，通過接受調節控制單元輸出的控制信號，藉助動力操作去改變流體流量。隔膜泵一般由執行機構和閥門組成。如果按其所配執行機構使用的動力，隔膜泵可以分為氣動、電動、液動三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動隔膜泵，以電為動力源的電動隔膜泵，以液體介質(如油等)壓力為動力的電液動隔膜泵，另外，按其功能和特性分，還有電磁閥、電子式、智能式、現場總線型隔膜泵等。隔膜泵的產品類型很多，結構也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。一般來說閥是通用的，既可以與氣動執行機構匹配，也可以與電動執行機構或其他執行機構匹配。

2.隔膜泵類型的選擇

2.1隔膜泵的閥體類型選擇閥體的選擇是隔膜泵選擇中最重要的環節。隔膜泵閥體種類很多，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。在選擇閥門之前，要對控制過程的介質、工藝條件和參數進行細心的分析，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確定所要使用的閥門類型。在具體選擇時，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是含有高濃度磨損性顆粒的懸浮液時，閥芯、閥座接合面每一次關閉都會受到嚴重摩擦。因此閥門的流路要光滑，閥的內部材料要堅硬。

(3)耐腐蝕由於介質具有腐蝕性，在能滿足調節功能的情況下，儘量選擇結構簡單閥門。

(4)介質的溫度、壓力當介質的溫度、壓力高且變化大時，應選用閥芯和閥座的材料受溫度、壓力變化小的閥門。

(5)防止閃蒸和空化閃蒸和空化只產生在液體介質。在實際生產過程中，閃蒸和空化不僅影響流量係數的計算，還會形成振動和噪聲，使閥門的使用壽命變短，因此在選擇閥門時應防止閥門產生閃蒸和空化。

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型，其輸出力都是用於克服負荷的有效力(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生足夠的輸出力來克服各種阻力，保證高度密封和閥門的開啟對於雙作用的氣動、液動、電動執行機構，一般都沒有復位彈簧。

作用力的大小與它的運行方向無關，因此，選擇執行機構的關鍵在於弄清最大的輸出力和電機的轉動力矩。對於單作用的氣動執行機構，輸出力與閥門的開度有關，隔膜泵上的出現的力也將影響運動特性，因此要求在整個隔膜泵的開度範圍建立力平衡。

2.2.2執行機構類型的確定

對執行機構輸出力確定後，根據工藝使用環境要求，選擇相應的執行機構。對於現場有防爆要求時，應選用氣動執行機構，且接線盒為防爆型，不能選擇電動執行機構。如果沒有防爆要求，則氣動、電動執行機構都可選用，但從節能方面考慮，應儘量選用電動執行機構。對於液動執行機構，其使用不如氣動、電動執行機構廣泛，但具有調節精度高、動作速度快和平穩的特點，因此，在某些情況下，為了達到較好調節效果，必須選用液動執行機構，如發電廠透明機的速度調節、煉油廠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執行機構時才有，其作用方式通過執行機構正反作用和閥門的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正(氣關型)、正反(氣開型)、反正(氣開型)、反反(氣關型)，通過這四種組合形成的隔膜泵作用方式有氣開和氣關兩種。對於隔膜泵作用方式的選擇，主要從三方面考慮:a)工藝生產安全;b)介質的特性;c)保證產品質量，經濟損失最小。

4.隔膜泵流量特性的選擇

隔膜泵的流量特性是指介質流過閥門的相對流量與位移(閥門的相對開度)間的關係，理想流量特性主要有直線、等百分比(對數)、拋物線和快開等4種，特性曲線和閥芯形狀如圖1和圖2所示。常用的理想流量特性只有直線、等百分比(對數)、快開三種。拋物線流量特性介於直線和等百分比之間，一般可用等百分比特性來代替，而快開特性主要用於二位調節及程序控制中，因此隔膜泵特性的選擇實際上是直線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理論計算，但所用的方法和方程都很複雜。目前多採用經驗準則，具體從下幾方面考慮:

①從調節系統的調節質量分析並選擇;

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閥芯的形狀和結構，但對於像隔膜閥、蝶閥等，由於它們的結構特點，不可能用改變閥芯的曲面形狀來達到所需要的流量特性，這時，可通過改變所配閥門定位器的反饋凸輪外形來實現。

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，都要對隔膜泵進行Cv計算，並提供隔膜泵設計說明書。從隔膜泵的Cv計算到閥的口徑確定，一般需經以下步驟:

1)計算流量的確定。現有的生產能力、設備負荷及介質的狀況，決定計算流量的Qmax和Qmin.

2)閥前後壓差的確定。根據已選擇的閥流量特性及系統特點選定S(阻力係數)，再確定計算壓差。

3)計算Cv。根據所調節的介質選擇合適的計算公式和圖表，求得Cmax和Cmin.

4)選用Cv。根據Cmax,在所選擇的產品標準系列中選取>Cmax且與其最接近的一級C.

5)隔膜泵開度驗算。一般要求最大計算流量時的開度≯90%，最小計算流量時的開度≮10%。

6)隔膜泵實際可調比的驗算。一般要求實際可調比≮10。

7)閥座直徑和公稱直徑的確定。驗證合適後，根據C確定。

6.氣動隔膜泵的6大作用

1）由於用空氣作動力，所以流量隨背壓（出口阻力）的變化而自動調整，適合用於中高粘度的流體。而離心泵的工作點是以水為基準設定好的，如果用於粘度稍高的流體，則需要配套減速機或變頻調速器，成本就大大的提高了，對於齒輪泵也是同樣如此。

2）氣動隔膜泵在易燃易爆的環境中用氣動泵可靠且成本低，如燃料、火藥、炸藥的輸送，因為：第一、接地後不可能產生火花；第二、工作中無熱量產生，機器不會過熱；第三、流體不會過熱因為隔膜泵對流體的攪動最小。

3）在工地惡劣的地方，如建築工地、 工礦的廢水排放、由於汙水中的雜質多且成分複雜，管路易於堵塞，這樣對電泵就形成負荷過高的情況，電機發熱易損。氣動隔膜泵可通過顆粒且流量可調，管道堵塞時自動停止至通暢。

4）另外氣動隔膜泵體積小易於移動，不需要地基，佔地面極小，安裝簡便經濟。可作為移動式物料輸送泵。

5）在有危害性、腐蝕性的物料處理中，隔膜泵可將物料與外界完全隔開。

6)氣動隔膜泵可用於輸送化學性質比較不穩定的流體，如：感光材料、絮凝液等。這是因為隔膜泵的剪切力低，對材料的物理影響小。

7.氣動隔膜泵的10大優點

1)流動寬敞，通過性能好，允許通過粒徑達10毫米。抽送泥漿、雜質時，對泵磨損甚微；

2)氣動隔膜泵不需灌引水，吸程高達5-9米(幹或溼)，揚程達70米，出口壓力≧7bar；

3)氣動隔膜泵無旋轉部件，沒有軸封，隔膜等抽送的介質與泵的運動部件、工件介質完全隔開，所輸送的介質不會向外洩漏。所以抽送有毒、易揮發或腐蝕性介質時，不會造成環境汙染和危害人身安全；

4)揚程、流量可通過氣閥開度實現無級調節(氣壓調節在1-7bar之間)

5)可以浸沒在介質中工作

6)不必用電，在易燃、易爆場所使用安全可靠

7)氣動隔膜泵結構簡單、易損件少，該泵結構簡單，安裝、維修方便，泵輸送的介質不會接觸到氣閥，聯杆等運動部件，不像其他類型的泵因轉子、活塞、齒輪、葉片等部件的磨損而使性能逐步下降；

8)使用方便、工作可靠、開停只需簡單地打開和關閉氣體閥門，即使由於意外情況而長時間無介質運行或突然停機泵也不會因此而損壞，一旦超負荷，泵會自動地停機，具有自我保護性能，當負荷恢復正常後，又能自動啟動運行；

9)氣動隔膜泵無須用油潤滑，即使空轉，對泵也無任何影響，這是該泵一大特點；

10)可輸送較粘的液體(粘度在2萬釐泊以下)；

8.結束語

隔膜泵的選擇是非常細緻的工作，不僅要有紮實的專業理論知識，還要有豐富實踐經驗。選擇得好不僅有利於調節控制迴路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。隔膜泵的選擇要因地制宜，並非一成不變，要在實踐的過程中不斷總結和創新，特別隨著機電一體化技術、計算機和數字信息技術的應用，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。

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