一、概述 
   作（zuò）為流體精密（mì）計量與投加的理想（xiǎng）設（shè）備，計量泵如今已被廣泛地應用於包括製藥、食品飲料和石油化工行業（yè）在內的各（gè）個（gè）領域，在工藝過程擔（dān）負著強腐蝕性、毒害（hài）性、高粘性和高壓介質的計（jì）量添加（jiā）任務（wù）。經過超過半個（gè）世紀（jì）的實踐應（yīng）用和技術改進，現在計（jì）量泵已經進入其（qí）高速增長期。現在，成熟的動力驅動方式和（hé）液體輸送端（泵頭）材料技術使（shǐ）得（dé）新型計（jì）量泵幾乎可以完成輸送任何常規和特殊介質的要求，其（qí）工作壓力和容（róng）量亦能滿足工業生產的絕大多數要求。
   隨著人們對生產工藝（yì）過程指標和自動化程度要求的普遍提高（gāo），作為化學藥劑（jì）計量和添加環節的終（zhōng）執行機構，計量泵的（de）安全（quán）性和可控製性變（biàn）得日益重要（yào）起來。石油化工等行業向（xiàng）來以生產過（guò）程的（de）高度自動化而著稱，也是集散式、分布式和智能式計算機控製係統應（yīng）用廣泛的領域之一，因而要求與（yǔ）之相配套的執行器（qì）——計（jì）量泵亦要具備靈活多樣（yàng）的控製模式，可以方便地與計算機係統構成各種（zhǒng）控製回路，實現更複雜更精確（què）的過程（chéng）控製（zhì）。為順應這一新的趨勢，國際上著名的計量泵製造商如德（dé）國普羅名特公司（sī）在保證其產品傳統性能繼（jì）續（xù）領先世界的同時，借助於嵌入式微處理器係統，將多種調（diào）節控製功（gōng）能和數據通訊協議整合（hé）到計（jì）量泵中，真正實現了從（cóng）衝程頻率（lǜ）到（dào）衝程長度的雙維調節，使其產品成為世（shì）界（jiè）首創的智能精密計量泵。

二、計量泵的基本工作原理 
    眾所周知，計量泵主要由動力驅動、流體（tǐ）輸送和調節控製三部分（fèn）組（zǔ）成。動力驅動裝置經由機械聯杆（gǎn）係統帶動流體輸（shū）送（sòng）隔膜（活塞）實現往複運動（dòng）：
    隔膜（活塞）於衝程的前半周將被輸（shū）送流體吸入並於後半（bàn）周將流體排出泵頭；所以，改（gǎi）變衝程的往複運（yùn）動頻率或每一次往複運動的衝程長（zhǎng）度即可達至調節流體輸送量之目的。精密（mì）的加工精度保（bǎo）證（zhèng）了（le）每次泵出量進而實現被輸送介質的精密計量。
    因其（qí）動力驅動（dòng）和流（liú）體輸送方式的（de）不同，計量泵可以大致劃分成柱塞式和隔膜式兩大（dà）種類。
    2.1、柱塞式計量泵
    主要有普（pǔ）通（tōng）有閥泵和無閥泵兩種。柱塞式計量泵（bèng）因其結構簡單和（hé）耐高溫高壓等優點而（ér）被廣泛應用於石油化工領域。針對高（gāo）粘度介質在（zài）高壓力工況下普通（tōng）柱塞泵（bèng）的（de）不足，一種無閥旋轉柱塞式計量泵受到愈來愈多的重（chóng）視，被廣泛應用於糖漿、巧克力和石油（yóu）添（tiān）加劑等高（gāo）粘度介質的計量添加。因被（bèi）計量介質和泵內潤滑劑之（zhī）間無法實現完全隔離這一（yī）結構性缺點，柱塞式計量泵在（zài）高（gāo）防汙（wū）染要求流體計量應用中受（shòu）到諸多限製。
    2.2、隔膜式計量泵
    顧名（míng）思義，隔膜式計量泵利用特殊設計加（jiā）工的（de）柔性隔膜取代活塞，在驅（qū）動機構作用下實現往複運動，完成吸入－排出過程。由於隔（gé）膜的隔離作用，在結構上真正實現（xiàn）了被計量流體與驅動潤滑機構之間的隔離。高科技的結構設計和新型材料的選用（yòng）已經大大提（tí）高了隔膜的（de）使用壽命，加上複合材料優異的耐腐蝕特性，隔膜式計（jì）量泵目前已經成為流體計量應用中的主力泵型。在（zài）隔膜式計量泵家族成員裏，液力驅動式隔膜泵由於采用了液壓油均勻地（dì）驅動隔膜，克服了機械直接驅動方式下泵隔膜受（shòu）力過分集中的缺點，提升了（le）隔膜壽命和（hé）工作壓力上限。為了（le）克服（fú）單隔膜式計量泵可能出現的因隔膜破損（sǔn）而造成的（de）工（gōng）作故障，有的計（jì）量泵配備了隔膜破損（sǔn）傳感器，實現隔膜（mó）破（pò）裂時自動連鎖保護；具有（yǒu）雙隔膜結構泵頭的計量進一步提高了其安全性，適合對安全保護（hù）特別敏感的應用場合。
作為隔（gé）膜（mó）式計量泵的一種，電磁驅動式計量泵以電磁鐵產生脈動驅動力，省卻了電機和變速機構，使得係統小巧緊湊，是小量程（chéng）低壓（yā）計量泵的重要分支。
現（xiàn）在，精密計量泵技術已經非常成熟，其流體計量輸送能力大（dà）可達0-100,000l/h，工（gōng）作壓力高達4000 bar，工作範圍覆蓋了工業生產所有領域的要求。
三、計量泵的控製 
    計量泵每（měi）一次的流體泵（bèng）出量（liàng）決定了其計量容（róng）量。在一定的有效隔膜麵積下，泵的輸（shū）出（chū）流體的體積（jī）流量正比（bǐ）與衝程長度L和衝程頻率F：V∝A*F*L 
    在計量介質和工作壓力確定情況下，通過調（diào）節（jiē）衝程長度L和衝程頻（pín）率F即（jí）可實現對（duì）計（jì）量泵輸出的雙維調節。
    盡管衝程長度和頻率都可以作（zuò）為（wéi）調節變量，但在工程應用中一般將衝程長度視為粗調變量，衝程頻率為細調變量：調節衝程長度至一定值，然後通過改變其頻率實現精細調節，增（zēng）加（jiā）調節的靈活性。在相對簡單的應用場合，亦可以手動設（shè）置衝程長度，僅將衝程頻率作為調節變量，從而簡化係統配置（zhì）。
    3.1、常規模擬/開關信號調節方式
    過程控製應用中廣泛采用0/4-20mA模擬電流信號作為傳感器、控製器和執行（háng）機構間信號交換的標準，具有外控功能的計量泵亦主要（yào）采用這種方式，實現對衝程頻率和衝（chōng）程頻率的（de）外（wài）部調節。
    位置式伺服機構是實現衝（chōng）程長度調（diào）節（jiē）的普遍方法。一體化的伺服機（jī）構被設（shè）計成能夠（gòu）直接接受來自調節器或計算機的（de）0/4-20mA控製信號，從而自（zì）動調節衝程長度在0-100％範圍內變化。
    相對而言實現衝程頻率調（diào）節的方法比較多樣，主要有變頻電（diàn）機（jī）控（kòng）製和直接繼電觸（chù）點控製（zhì）兩種（zhǒng）。經由0/4-20mA電流信號控製的變（biàn）頻調速器（qì）驅動（dòng）計量泵電動（dòng）機按所需速度運行，從（cóng）而實（shí）現衝程（chéng）頻（pín）率的調節。對於電磁驅動和部分電機驅動的計（jì）量（liàng）泵，亦（yì）可（kě）以利用外部（bù）觸點信號來調節衝程頻率。
    3.2、基地式控製方式 
    在（zài）某些特殊場合，如ph值調節，計量泵（bèng）作為執行（háng）器，在調（diào）節器的控製下添加酸或堿。為簡化係統配置和提高可靠性，以微處（chù）理器為核心的嵌入式控製（zhì）係統被直接集成到計量泵內，如此隻需外接一（yī）支pH傳感器，即可構成完整（zhěng）的調節係統。這種（zhǒng）基地式智能計量泵概念也適用於控製其它工藝參數，如氧化還原電位(ORP)和餘（yú）氯濃度調節等應用場合。
3.3、設定程序式控製 
    由於內（nèi）部集（jí）成了微處理計算機（jī），一些計量泵產（chǎn）品的調控性能和操作性能得到了充分提升，在跟隨外部控製命令實現實時計量流（liú）量調節之（zhī）外，還具有定量添加，時間序列觸發程序式添加，事件序列觸（chù）發程序（xù）式添加，時間－事件混（hún）合觸發程（chéng）序（xù）式添加和自動校（xiào）正等多種工作模式，並可以提供以（yǐ）泵出流體（tǐ）總量，剩餘衝程次數和（hé）待輸送流體容量，設（shè）定衝程長度和其它相關（guān）的計量泵工作參數等有用信息。 
    時間序列觸發程序式（shì）工作（zuò）方式令計量泵（bèng）完（wán）全依據實時時鍾，按預先規劃的任務清單，在指定時刻按設定的衝程次數或時間定量添加（jiā）工作介質，時間可以以每小時，天，工作日，公休日，一周和（hé）二周為周期靈活設定；而事件序列觸發程序式工作方（fāng）式令計量泵完（wán）全依據實（shí）時觸發事件，按預先規劃（huá）的任務清單，在特（tè）定事件發生時（觸點輸入）按設定的衝程次數（shù）或時間定量添（tiān）加工作介質。以上兩種方式可以有機混合，完成（chéng）更複雜的時間－事件混合觸發工作模式。多可設定81個事件。 
一（yī）個簡單的例子是冷卻（què）塔循環（huán）水消（xiāo）毒滅藻係統。消毒劑以特定濃度根（gēn）據補充水流量比例添加；並按工藝要求，在比例添加過程（chéng）當中，每周還應脈（mò）衝式大（dà）劑量添加一次消毒劑（如設定（dìng）在周五12-13時），並要求此時暫停比例添加作用。整個編程十分簡捷（jié），令複雜多變的流體添加任務得以輕（qīng）鬆而精確地實現（xiàn）。
    3.4、現場總線ProFibus控製方（fāng）式
    在石油化工等大規模高自動（dòng）化成度的應用場合，利用（yòng）數字通訊協議進行自動化設（shè）備之間數據的高速傳輸進而組成網絡式控製係統，容量大，可靠性高，已（yǐ）成為發展的主流。繼二十世紀九十年代初被納入德國DIN標（biāo）準後，現場總線ProFibus於九十年代末又成為歐洲標準(EN50170)，在世界範圍（wéi）內得到廣泛采用（yòng），已（yǐ）成為現場總線技術中代表性協議之（zhī）一。 
    現場總線ProFibus由三種（zhǒng）形勢組成。ProFibus－DP，ProFibus－PA和ProFibus－FMS。其中ProFibus－DP(Decentralized Periphery)定義為分散型外圍設備現場總線，係專門為過（guò）程控製係統與分散（sàn）的外圍設備之間（jiān）高速數據信息交換（huàn）而設計的。其傳輸介質為雙絞線或（huò）光纖聯接的RS485傳輸製（zhì）式，波特率9.6-12Mb/s，係統構成成本低，高速可（kě）靠。
    現場總線ProFibus指令集精簡凝（níng）練，編程非常（cháng）方便。具有現場（chǎng）總線ProFibus通訊功能（néng）的計量泵，在（zài）具有所有手動調（diào）節功（gōng）能的同時，可以方便地（dì）溶入高級（jí）的如集散式計算機控製係統中，使其各種功能（néng）得以更充分地發揮，已經成為現代精密計量泵的（de）佼佼者。普羅名特（tè）公司計量泵家族中即有三大係列數十個型號的產品配置了現場總線功能。
四、結束語 
    今天，計量泵的研發已經超（chāo）越了其（qí）傳統意義（yì）上單純追求容量和材質的範（fàn）疇，轉而麵向高精度，多功能和智能化的發展方向，這一趨勢已經成為世界主要計量泵生商（shāng）的共識。

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