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机械隔膜计量泵出药连续吗?计量泵脉动的来源和平滑办法

作者:浙江蔚岚科技有限公司来源:本站发布时间:分类:技术文章
导读:机械隔膜计量泵出药连续吗?答案是不连续:排出冲程出药、吸入冲程停药,单头泵瞬时峰值流量理论上约为平均流量的 3 倍。下面讲计量泵脉动是怎么产生的、会给管路、压力表和流量计带来哪些麻烦,哪些现场可以不管,以及用脉动阻尼器、多头错相、短行程高频和背压阀让出药更平稳的具体做法。

机械隔膜计量泵出药连续吗:ProMinent Sigma/3 电机驱动机械隔膜计量泵

机械隔膜计量泵出药连续吗?严格说不连续,它是一冲一冲往外推药的,排出冲程出液,吸入冲程这半圈出口基本是零。

不少用户第一次在透明管上看到药液一顿一顿地走,会以为泵坏了,跑来问机械隔膜计量泵出药连续吗。其实这是往复泵的天性,问题不在"有没有脉动",而在脉动大到什么程度、要不要处理、怎么处理。

机械隔膜计量泵出药连续吗:先看一个冲程里发生了什么

电机经蜗轮减速带动偏心轮,连杆推着隔膜前后运动。隔膜往前走,泵腔容积变小,出口单向阀打开,药液被推出去;隔膜往回走,出口阀关闭,入口阀打开吸药。一个完整冲程里,出药只占一半时间。

而且这半个冲程里的速度也不均匀。偏心机构让隔膜速度接近正弦变化,中间最快、两端最慢,所以瞬时流量也是从零升到峰值再落回零。按往复泵的理论推算,单头泵的峰值流量大约是平均流量的 π 倍,也就是 3 倍出头。

计量泵脉动会带来哪些麻烦

平均流量小,不代表管路只承受平均流量。管路、阀门和仪表感受到的是峰值,常见的影响有这几类:

ProMinent 在线式脉动阻尼器官网产品图

图 1:ProMinent 在线式脉动阻尼器。图片来源:ProMinent官网

  1. 压力表指针来回摆,读不出真实压力,严重时表芯很快打坏;
  2. 出口管长、管径细时,峰值流量带来的加速度压力叠加在系统压力上,可能顶开安全阀;
  3. 吸入侧同样有加速度损失,吸程大、管路长时容易汽蚀,出现计量不准;
  4. 下游电磁流量计、在线分析仪读数跳动,自控回路跟着振荡。

另外,管道支撑不牢时会看到管子跟着节拍抖,时间长了接头松动渗漏。加药量越大、管路越长,这些问题越明显。

判断要不要处理的几个经验

不是所有现场都要把脉动压平。药液直接打进大流量主管,主管里很快就混匀了,一顿一顿的出药对工艺几乎没影响,这种情况通常不用加额外设备。

需要认真对待的一般是这几种:出口管超过十几米或管径偏小;下游有流量计要参与控制;药液进的是小管径支路,混合时间短;还有高压工况,压力波动可能接近安全阀设定值。拿不准时,先在泵出口装一块带缓冲的压力表,看看指针摆幅占工作压力多少,再决定。

让出药更连续的四种办法

加装脉动阻尼器

阻尼器相当于一个"蓄能缓冲罐",峰值时吸收一部分液体,低谷时再放回管路,把锯齿形流量削成接近平直的线。气囊式或隔膜式阻尼器一般要预充气,预充压力通常按工作压力的六到八成设定,具体以厂家说明为准。工作原理和选型细节可以看计量泵脉动阻尼器原理。

阻尼器要尽量靠近泵出口安装,中间管段越长,削峰效果越差。

用多头泵错相运行

双头泵两个泵头相位差 180°,一个吸药时另一个在排药,峰值流量理论上降到平均值的 1.6 倍左右;三头泵错开 120°,输出已经接近连续。要不要上双头,可以参考单头和双头计量泵怎么选。

短行程、高冲程频率

同样的平均流量,行程调短、冲程数提高,每一冲排出的量更小,脉动幅度跟着变小。不过行程太短会影响计量精度,一般不建议长期低于 30% 行程运行。

出口加背压阀

背压阀不能消除脉动,但能给出口一个稳定的阻力,防止出现虹吸和过量加药,配合阻尼器使用效果更好。它的作用另有一篇计量泵背压阀的作用专门讲。

一个现场例子

某水厂用电机驱动的机械隔膜泵给絮凝剂加药,出口管二十多米,下游电磁流量计读数跳得厉害,PLC 控制回路一直在振。处理办法是在泵出口一米内加一台隔膜式阻尼器,按工作压力的七成左右预充,再把行程从 40% 调到 70%、冲程数相应降低。调整后流量计读数平稳许多,控制回路也稳定下来。

所以回到机械隔膜计量泵出药连续吗这个问题,答案虽然是否定的,但这类问题很少要换泵。像 ProMinent 普罗名特 Sigma 这一类机械隔膜泵,本身就预留了阻尼器、背压阀等附件的接口,配齐就能解决大部分情况,型号可以在机械隔膜计量泵产品页或普罗名特品牌页查看。

结论

机械隔膜计量泵出药连续吗?不连续,计量泵脉动是往复结构决定的,单头泵峰值约为平均流量的 3 倍。短管路、大主管投加时可以不管;长管路、带流量计控制、高压工况就要处理。办法按投入从小到大排是:调行程和冲程数、加背压阀、加脉动阻尼器、换多头泵。把管长、管径、压力和流量告诉我们,可以联系选型帮你算加速度损失和阻尼器容积。

常见问题

电磁计量泵的脉动比机械隔膜泵大吗?

一般更明显。电磁泵是单次脉冲冲击出药,冲程短促,峰值更尖,长管路同样需要阻尼器。

阻尼器预充压力设多少合适?

通常按工作压力的六到八成设定。预充太高等于没装,太低气囊容易被压扁,以厂家手册为准。

加了阻尼器以后计量精度会变差吗?

不会变差。阻尼器只是暂存和释放液体,平均流量不变,反而能减少压力波动引起的计量误差。

脉动大会不会损坏隔膜?

有可能。出口压力峰值过高会增加隔膜和单向阀负荷,缩短寿命,所以高压长管路更要处理脉动。

怎样直观判断脉动是否已经压下来?

看出口压力表。指针摆幅从大幅跳动变成小幅颤动,下游流量计读数平稳,基本就合格了;拆装阻尼器前要先停泵泄压。

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