鄭士參

摘 要 電磁隔膜計(jì)量泵作為常見往復(fù)泵，近幾年廣泛在食品、工業(yè)、制藥等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，并且也得到了生產(chǎn)企業(yè)的高度關(guān)注。我國(guó)在對(duì)計(jì)量泵分析研究?jī)?nèi)，研究時(shí)間相對(duì)較短，計(jì)量泵僅僅被看成企業(yè)產(chǎn)生建設(shè)內(nèi)中產(chǎn)品類別。正是由于計(jì)量泵后期分析研究沒有得到應(yīng)有重視，造成我國(guó)計(jì)量泵在類別及控制形式等方面和發(fā)達(dá)國(guó)家之間還存在顯著差距。

關(guān)鍵詞 電磁隔膜計(jì)量泵;有限元分析;工作原理

前言

社會(huì)生產(chǎn)力在不斷提升內(nèi)，生活水平顯著提升，計(jì)量泵也開始在各種領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用。但是泵流量調(diào)節(jié)主要通過轉(zhuǎn)變柱塞沖程流程所實(shí)現(xiàn)，因此這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對(duì)煩瑣，設(shè)備體積龐大，經(jīng)常出現(xiàn)泄漏及損失等問題，這也對(duì)計(jì)量泵應(yīng)用造成嚴(yán)重影響。

1電磁隔膜計(jì)量泵

現(xiàn)階段，計(jì)量泵主要分為三種類別，分別為電磁驅(qū)動(dòng)計(jì)量泵、機(jī)械驅(qū)動(dòng)隔膜計(jì)量泵及機(jī)械驅(qū)動(dòng)柱塞計(jì)量泵。電磁隔膜計(jì)量泵主要由三部分構(gòu)成，分別為電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電源及液力端。例如美國(guó)米頓羅公司所生產(chǎn)的電磁隔膜計(jì)量泵，直接借助通電螺線管線管線圈所產(chǎn)生的電磁力，保證驅(qū)動(dòng)柱塞可以開展反復(fù)運(yùn)動(dòng)。電磁隔膜計(jì)量泵采取這種驅(qū)動(dòng)形式，機(jī)械結(jié)構(gòu)可以得到有效簡(jiǎn)化，機(jī)械能源消耗數(shù)量顯著增加，振動(dòng)噪聲有效減小，同時(shí)可以有效解決現(xiàn)階段計(jì)量泵在應(yīng)用內(nèi)所存在的問題，簡(jiǎn)化計(jì)量泵結(jié)構(gòu)，方便后期維護(hù)及養(yǎng)護(hù)。進(jìn)而，近幾年，計(jì)量泵生產(chǎn)廠家對(duì)電磁隔膜計(jì)量泵關(guān)注度顯著提升，高精密計(jì)量行業(yè)進(jìn)入到快速發(fā)展階段[1]。

2電磁隔膜計(jì)量泵工作原理

電磁隔膜計(jì)量泵設(shè)備核心為電磁驅(qū)動(dòng)裝置，主要是按照輸入電源信號(hào)所發(fā)生的變化，產(chǎn)生針對(duì)性電磁吸力，保證驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)柱塞可以反復(fù)運(yùn)動(dòng)。

電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部所具有的勵(lì)磁線圈在通電運(yùn)輸之后，電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電磁場(chǎng)，地鐵及泵外殼在磁場(chǎng)作用之下會(huì)產(chǎn)生電磁回路。電磁隔膜計(jì)量泵在排除內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不斷提升，在電磁力作用之下，地鐵會(huì)受到電磁力吸合，柱塞在推動(dòng)力帶動(dòng)之下，產(chǎn)生一定數(shù)量液壓油，通過液壓油促進(jìn)隔膜運(yùn)行。隔膜及柱塞在相互吸合之后，也就完成液壓油排除整個(gè)流程。計(jì)量泵電源在斷開之后，在彈簧彈力作用之下，動(dòng)鐵恢復(fù)到原有運(yùn)行位置，推動(dòng)柱塞向右側(cè)運(yùn)動(dòng)[2]。

3電磁隔膜計(jì)量泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

機(jī)電一體化在快速發(fā)展內(nèi)，尤其是單片機(jī)技術(shù)的產(chǎn)生及成熟，為機(jī)電一體化發(fā)展提供技術(shù)保證。單片機(jī)性價(jià)比較高，并且具有較高集成度，可以廣泛在數(shù)據(jù)采集及工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。單片機(jī)在機(jī)械設(shè)備內(nèi)應(yīng)用，可以有效提升機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化水平，提升機(jī)械設(shè)備技術(shù)含量，有效推動(dòng)產(chǎn)品更新?lián)Q地。電磁隔膜計(jì)量泵在化工及機(jī)械內(nèi)應(yīng)用，屬于一種特殊計(jì)量泵類別。在正常情況之下，電磁隔膜計(jì)量泵運(yùn)行環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)有關(guān)流量調(diào)節(jié)基本上借助人工操作實(shí)現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)形式相對(duì)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，調(diào)節(jié)穩(wěn)定性及精確度無法滿足電磁隔膜計(jì)量泵運(yùn)行實(shí)際要求。所以，單片機(jī)技術(shù)在電磁隔膜計(jì)量泵內(nèi)應(yīng)用，可以有效提升計(jì)量泵流量控制精確度。根據(jù)研究人員所總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)，電磁隔膜計(jì)量泵控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)內(nèi)，主要具有兩種設(shè)計(jì)手段及理念。

3.2 控制系統(tǒng)性能指標(biāo)

按照電磁隔膜計(jì)量泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)際要求，電磁隔膜計(jì)量泵控制器在運(yùn)行內(nèi)，需要具有一定功能呢，分別為：電壓自動(dòng)補(bǔ)償、保護(hù)裝置、自動(dòng)給定電流及顯示。其中保護(hù)裝置主要對(duì)三方面內(nèi)容保護(hù)，分別為過電流保護(hù)、欠電壓保護(hù)及過電壓保護(hù)。

3.3 PWM控制穩(wěn)壓原理

（1）PWM控制原理

PWM控制主要表示開關(guān)頻率固定情況下，借助轉(zhuǎn)變占空比形式，提升對(duì)輸出電壓控制的性能。換句話說，PWM控制實(shí)際上接受調(diào)解脈沖寬度，了解所需要的波形。

（2）PWM控制穩(wěn)壓分析

按照電磁隔膜計(jì)量泵控制系統(tǒng)技術(shù)實(shí)際要求，交流電源波動(dòng)范圍基本上控制在110%左右，電磁隔膜計(jì)量泵系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性也可以得到顯著提升。按照排PWM脈沖調(diào)制原理可知，外電源電壓有效數(shù)值控制在180v左右，直流電壓輸出穩(wěn)定性可以提升5%，保證主電路開關(guān)管真正實(shí)現(xiàn)全導(dǎo)運(yùn)輸。

3.4 電源主電路設(shè)計(jì)

交流電網(wǎng)在不經(jīng)過控整電路所提供的直流電源情況下，保證全波不控整流可以順利輸出。假設(shè)power驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比通過a表示，就可以對(duì)電源主電路輸出端電壓進(jìn)行計(jì)算。

按照上文所提出的PWM控制穩(wěn)壓分析結(jié)果顯示，一旦確定控制電壓信號(hào)之后，開關(guān)器件就應(yīng)該為全控型功率器件，電源主電路在運(yùn)行內(nèi)，交流電源電壓可以控制在有效值合理范圍內(nèi)，電磁隔膜計(jì)量泵線圈兩端電壓穩(wěn)定性也可以顯著提升。

3.5 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制電路在進(jìn)行設(shè)計(jì)內(nèi)，主要是通過控制策略實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)，生成整合控制信號(hào)，構(gòu)建復(fù)合實(shí)際要求控制極信號(hào)，全面完成電能轉(zhuǎn)變及控制功能。由此可以發(fā)現(xiàn)，控制電路最為重要組成部分為變換電路，電磁隔膜計(jì)量泵控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)質(zhì)量，將直接影響變換電路運(yùn)行性能，提升變換電路負(fù)載工作運(yùn)行穩(wěn)定性。

控制電路主要由兩部分構(gòu)成，分別為單片集成塊及分立元件。近幾年，電子技術(shù)快速發(fā)展成熟內(nèi)，已經(jīng)構(gòu)建集成式PWM控制器。集成式PWM控制器在運(yùn)行內(nèi)，僅僅需要少量外部鏈接元件，可以有效簡(jiǎn)化控制電路設(shè)計(jì)計(jì)算流程，相關(guān)元器件數(shù)量及連線也可以有效減少，減少電磁隔膜計(jì)量泵控制系統(tǒng)內(nèi)所具有的焊點(diǎn)，變換電路運(yùn)行穩(wěn)定性顯著提升。

3.6 控制電路性能仿真分析結(jié)果

驅(qū)動(dòng)電路在完成設(shè)計(jì)流程之后，需要借助電路專用仿真性軟件，模擬驅(qū)動(dòng)電路整個(gè)工作流程，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)所存在的問題，提升參數(shù)合理性。驅(qū)動(dòng)電路交流電壓為220v情況下，了解控制系統(tǒng)穩(wěn)壓情況。按照仿真結(jié)果顯示可知，控制系統(tǒng)運(yùn)行效果可以有效滿足穩(wěn)壓實(shí)際要求，同時(shí)保證穩(wěn)壓性能指標(biāo)符合電磁隔膜計(jì)量泵有關(guān)要求。電磁隔膜計(jì)量泵在達(dá)到穩(wěn)壓狀態(tài)下之前，電壓可以在短時(shí)間內(nèi)輸出零電壓，主要原因是由于驅(qū)動(dòng)電路運(yùn)行容易受到濾波電容約束[3]。

4結(jié)束語

為了能夠?qū)﹄姶鸥裟び?jì)量泵系統(tǒng)深入了解，本文對(duì)電磁隔膜計(jì)量泵進(jìn)行了相對(duì)全面了解，并且獲取一定結(jié)論。電磁隔膜計(jì)量泵在實(shí)際應(yīng)用內(nèi)，可以有效提升計(jì)量泵運(yùn)行精確度。

參考文獻(xiàn)

[1] 王朝陽，連超燕，方建土.先導(dǎo)式電磁隔膜閥的設(shè)計(jì)[J].閥門，2015 （6）：7-8，19.

[2] 梁璞玉.淺析某型艦用高壓空壓機(jī)排污裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2015（6）：39-43.

[3] 佚名.脈動(dòng)式自動(dòng)加藥機(jī)——數(shù)控計(jì)量泵[J].湖南有色金屬，2015 （1）：91.