计量泵关小出口阀调流量为什么不行:原理和正确调法

计量泵关小出口阀调流量,这个办法行不通。计量泵是正排量泵,每一个冲程推出去的药液体积由泵头的腔室和冲程长度决定,出口阀关小以后,泵照样把这一腔药液往外推,流量基本不变,变的只是出口压力,一路往上涨。想让流量变小,要动的是冲程长度、冲程频率或电机转速。这篇写给水处理、化工现场的运维班组,适用于电磁隔膜泵、机械隔膜泵和柱塞泵。
计量泵关小出口阀调流量,为什么调不动
很多人习惯了离心泵。离心泵出口阀一关小,阻力变大,工作点沿性能曲线往小流量走,所以关阀能调流量。
计量泵不一样。隔膜或柱塞往复一次,吸一腔、推一腔,这种泵叫正排量泵,意思是排量只跟几何尺寸和动作次数有关,跟出口阻力关系很小。出口阀关到一半,泵还是推同样多的药液,只不过要顶着更高的压力推。关到全闭,药液没地方去,压力在几个冲程内就会冲上去。
有人说计量泵关小出口阀调流量“确实少了一点”。那一点通常是背压升高后容积效率下降、阀球回座变慢造成的漏损,随温度、黏度和磨损变化,拿它当调节手段,加药量只会越来越飘。背压和流量的关系可以看计量泵容积效率与背压那篇。
关小计量泵出口阀会带来哪些问题
现场遇到的情况大致有下面几类:

图 1:普罗名特ProMinent Sigma/2 电机驱动隔膜计量泵。图片来源:普罗名特ProMinent官网
- 出口压力升高,隔膜长期在高压下弯曲,疲劳破裂提前出现;柱塞泵则是填料漏得更快。
- 电机电流上升,齿轮箱、连杆负荷加大,蜗轮磨损变快。
- 阀芯处流速很高,易结晶的药液在这里冲刷、堆积。
- 如果出口没有装安全阀,或者安全阀设定偏高,出口阀误关时会憋压,管件、压力表甚至泵头都有破裂风险。
第 4 条后果最重,具体会坏在哪里、该怎么保护,可以看柱塞计量泵憋压的后果和保护。这里只提醒一句:计量泵出口阀在运行中必须保持全开,这是现场最基本的规矩。
计量泵出口阀到底是干什么用的
出口阀是检修隔离阀,不是调节阀。停泵检修时用它把泵和加药管路隔开,拆泵头、换单向阀时药液不会倒流出来。所以出口阀一般选球阀,只有全开、全关两个状态,不建议在主管路上用针型阀,阀口小,本身就是节流点。
真正控制出口压力的是另外两个阀。背压阀让泵出口保持一个稳定的压力,防止出口接近常压时出现虹吸和过量加药;安全阀在压力异常升高时泄压回药箱。两者装在哪里、怎么设定,可以参考加药泵安全阀和背压阀的区别。这两个阀按设计值定好以后就别随手动,更不能拿出口阀去替代背压阀。
计量泵怎么调流量才对
调冲程长度
冲程长度就是隔膜或柱塞每次往复走过的距离,用百分比表示。以普罗名特 ProMinent Sigma/1 这类电机驱动的机械隔膜泵为例,泵体侧面有一个冲程调节旋钮,转动旋钮改变每一冲程的排量。一般建议在泵运行时调,停机硬拧容易损伤调节机构。冲程长期设在很低的百分比,计量精度会变差,流量偏小时宁可降频率。
调冲程频率或电机转速
电磁计量泵直接在面板上改每分钟冲程次数,也可以接 4~20 mA 信号或脉冲信号让 PLC、DCS 去控制。电机驱动的泵通过变频器 VFD 改转速,频率调低,冲程数下降,流量基本按比例变小。长期低频运行要确认电机散热是否够。
两种方式怎么配合
通常的做法是冲程长度定一个中高位置,日常用频率或变频做细调;需求大幅变化时再调冲程。具体搭配可以看计量泵冲程长度与冲程频率怎么配合。
调完流量怎么确认
调完以后都要用标定柱或称重法实测一次。刻度和面板只是设定值,实际流量受背压、吸程和黏度影响。实测时出口阀保持全开,背压阀维持正常设定,这样测出来的才是真实工况下的数。
还有一个容易漏掉的坑:两台泵并联共用出口总管,有人为了“平衡”把其中一台的出口阀关小,结果这台隔膜先坏,流量也没变。并联泵各自用冲程和频率定量,出口阀都全开。
如果需求流量长期只有额定流量的一小部分,那是选型问题,计量泵关小出口阀调流量解决不了,应该换排量更合适的泵。电机驱动的机械隔膜计量泵和普罗名特 ProMinent 产品都有不同排量档位可选。
安全提醒:调节、拆检出口阀之前先停泵,把出口管路泄压,再戴好防护手套和面罩,酸碱和次氯酸钠溅出来伤人。
结论
计量泵关小出口阀调流量是一种误操作。正排量泵的排量由冲程长度和冲程频率决定,关阀只会憋高压力,加快隔膜、单向阀和传动件的损坏,流量却调不准。计量泵出口阀运行中保持全开,只在检修隔离时关闭;流量用冲程、频率或变频去调,调完用标定柱实测。如果现有泵怎么调都不合适,把介质、流量范围和背压发给我们,联系选型帮您核对泵型。
常见问题
出口阀稍微关一点点也不行吗?
不建议。流量几乎不变,压力却升高一截,阀位也很难保持一致。
泵出口压力表读数偏低,能不能关阀把压力憋上去?
不能。出口压力偏低、怕虹吸,应该加装或调整背压阀,背压阀设定稳定,出口阀做不到。
电磁计量泵也不能关出口阀调吗?
一样不能。电磁泵同样是正排量,憋压时隔膜受力增加,严重时泵头会漏液。
计量泵进口阀能不能关小?
更不行。进口节流会让吸入侧压力过低,产生气泡,泵吸不上、流量大幅波动。
计量泵怎么调流量最省事?
日常用面板改频率或者接 4~20 mA 让控制系统自动调最省事,冲程长度一般在调试时定好,不常动。