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.隔膜泵流量特性的選擇
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.氣動(dòng)隔膜泵的6大作用
1）由于用空氣作動(dòng)力，所以流量隨背壓（出口阻力）的變化而自動(dòng)調整，適合用于中高粘度的流體。而離心泵的工作點(diǎn)是以水為基準設定好的，如果用于粘度稍高的流體，則需要配套減速機或變頻調速器，成本就大大的提高了，對于齒輪泵也是同樣如此。
2）氣動(dòng)隔膜泵在易燃易爆的環(huán)境中用氣動(dòng)泵可靠且成本低，如燃料、火藥、炸藥的輸送，因為：第一、接地后不可能產(chǎn)生火花；第二、工作中無(wú)熱量產(chǎn)生，機器不會(huì )過(guò)熱；第三、流體不會(huì )過(guò)熱因為隔膜泵對流體的攪動(dòng)最小。
3）在工地惡劣的地方，如建筑工地、 工礦的廢水排放、由于污水中的雜質(zhì)多且成分復雜，管路易于堵塞，這樣對電泵就形成負荷過(guò)高的情況，電機發(fā)熱易損。氣動(dòng)隔膜泵可通過(guò)顆粒且流量可調，管道堵塞時(shí)自動(dòng)停止至通暢。
4）另外氣動(dòng)隔膜泵體積小易于移動(dòng)，不需要地基，占地面極小，安裝簡(jiǎn)便經(jīng)濟。可作為移動(dòng)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(kāi)。
6)氣動(dòng)隔膜泵可用于輸送化學(xué)性質(zhì)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(dòng)隔膜泵的10大優(yōu)點(diǎn)
1)流動(dòng)寬敞，通過(guò)性能好，允許通過(guò)粒徑達10毫米。抽送泥漿、雜質(zhì)時(shí)，對泵磨損甚微；
2)氣動(dòng)隔膜泵不需灌引水，吸程高達5-9米(干或濕)，揚程達70米，出口壓力≧7bar；
3)氣動(dòng)隔膜泵無(wú)旋轉部件，沒(méi)有軸封，隔膜等抽送的介質(zhì)與泵的運動(dòng)部件、工件介質(zhì)完全隔開(kāi)，所輸送的介質(zhì)不會(huì )向外泄漏。所以抽送有毒、易揮發(fā)或腐蝕性介質(zhì)時(shí)，不會(huì )造成環(huán)境污染和危害人身安全；
4)揚程、流量可通過(guò)氣閥開(kāi)度實(shí)現無(wú)級調節(氣壓調節在1-7bar之間)
5)可以浸沒(méi)在介質(zhì)中工作
6)不必用電，在易燃、易爆場(chǎng)所使用安全可靠
7)氣動(dòng)隔膜泵結構簡(jiǎn)單、易損件少，該泵結構簡(jiǎn)單，安裝、維修方便，泵輸送的介質(zhì)不會(huì )接觸到氣閥，聯(lián)桿等運動(dòng)部件，不像其他類(lèi)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(kāi)停只需簡(jiǎn)單地打開(kāi)和關(guān)閉氣體閥門(mén)，即使由于意外情況而長(cháng)時(shí)間無(wú)介質(zhì)運行或突然停機泵也不會(huì )因此而損壞，一旦超負荷，泵會(huì )自動(dòng)地停機，具有自我保護性能，當負荷恢復正常后，又能自動(dòng)啟動(dòng)運行；
9)氣動(dòng)隔膜泵無(wú)須用油潤滑，即使空轉，對泵也無(wú)任何影響，這是該泵一大特點(diǎn)；
10)可輸送較粘的液體(粘度在2萬(wàn)厘泊以下)；
8.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。