淺談電磁隔膜計量泵系統(tǒng)的研究與設計

鄭士參

摘 要 電磁隔膜計量泵作為常見往復泵，近幾年廣泛在食品、工業(yè)、制藥等領域內應用，并且也得到了生產企業(yè)的高度關注。我國在對計量泵分析研究內，研究時間相對較短，計量泵僅僅被看成企業(yè)產生建設內中產品類別。正是由于計量泵后期分析研究沒有得到應有重視，造成我國計量泵在類別及控制形式等方面和發(fā)達國家之間還存在顯著差距。

關鍵詞 電磁隔膜計量泵;有限元分析;工作原理

前言

社會生產力在不斷提升內，生活水平顯著提升，計量泵也開始在各種領域內廣泛應用。但是泵流量調節(jié)主要通過轉變柱塞沖程流程所實現，因此這種傳動機構結構相對煩瑣，設備體積龐大，經常出現泄漏及損失等問題，這也對計量泵應用造成嚴重影響。

1電磁隔膜計量泵

現階段，計量泵主要分為三種類別，分別為電磁驅動計量泵、機械驅動隔膜計量泵及機械驅動柱塞計量泵。電磁隔膜計量泵主要由三部分構成，分別為電磁驅動機、驅動電源及液力端。例如美國米頓羅公司所生產的電磁隔膜計量泵，直接借助通電螺線管線管線圈所產生的電磁力，保證驅動柱塞可以開展反復運動。電磁隔膜計量泵采取這種驅動形式，機械結構可以得到有效簡化，機械能源消耗數量顯著增加，振動噪聲有效減小，同時可以有效解決現階段計量泵在應用內所存在的問題，簡化計量泵結構，方便后期維護及養(yǎng)護。進而，近幾年，計量泵生產廠家對電磁隔膜計量泵關注度顯著提升，高精密計量行業(yè)進入到快速發(fā)展階段[1]。

2電磁隔膜計量泵工作原理

電磁隔膜計量泵設備核心為電磁驅動裝置，主要是按照輸入電源信號所發(fā)生的變化，產生針對性電磁吸力，保證驅動結構柱塞可以反復運動。

電磁驅動機構內部所具有的勵磁線圈在通電運輸之后，電磁驅動機構內部會產生電磁場，地鐵及泵外殼在磁場作用之下會產生電磁回路。電磁隔膜計量泵在排除內，磁感應強度不斷提升，在電磁力作用之下，地鐵會受到電磁力吸合，柱塞在推動力帶動之下，產生一定數量液壓油，通過液壓油促進隔膜運行。隔膜及柱塞在相互吸合之后，也就完成液壓油排除整個流程。計量泵電源在斷開之后，在彈簧彈力作用之下，動鐵恢復到原有運行位置，推動柱塞向右側運動[2]。

3電磁隔膜計量泵控制系統(tǒng)設計

3.1 控制系統(tǒng)結構

機電一體化在快速發(fā)展內，尤其是單片機技術的產生及成熟，為機電一體化發(fā)展提供技術保證。單片機性價比較高，并且具有較高集成度，可以廣泛在數據采集及工業(yè)控制領域內應用。單片機在機械設備內應用，可以有效提升機械設備自動化水平，提升機械設備技術含量，有效推動產品更新?lián)Q地。電磁隔膜計量泵在化工及機械內應用，屬于一種特殊計量泵類別。在正常情況之下，電磁隔膜計量泵運行環(huán)境相對復雜，同時有關流量調節(jié)基本上借助人工操作實現，這種調節(jié)形式相對比較費時費力，調節(jié)穩(wěn)定性及精確度無法滿足電磁隔膜計量泵運行實際要求。所以，單片機技術在電磁隔膜計量泵內應用，可以有效提升計量泵流量控制精確度。根據研究人員所總結出經驗，電磁隔膜計量泵控制系統(tǒng)在設計內，主要具有兩種設計手段及理念。

3.2 控制系統(tǒng)性能指標

按照電磁隔膜計量泵控制系統(tǒng)設計實際要求，電磁隔膜計量泵控制器在運行內，需要具有一定功能呢，分別為：電壓自動補償、保護裝置、自動給定電流及顯示。其中保護裝置主要對三方面內容保護，分別為過電流保護、欠電壓保護及過電壓保護。

3.3 PWM控制穩(wěn)壓原理

（1）PWM控制原理

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

（2）PWM控制穩(wěn)壓分析

按照電磁隔膜計量泵控制系統(tǒng)技術實際要求，交流電源波動范圍基本上控制在110%左右，電磁隔膜計量泵系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性也可以得到顯著提升。按照排PWM脈沖調制原理可知，外電源電壓有效數值控制在180v左右，直流電壓輸出穩(wěn)定性可以提升5%，保證主電路開關管真正實現全導運輸。

3.4 電源主電路設計

交流電網在不經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power驅動信號占空比通過a表示，就可以對電源主電路輸出端電壓進行計算。

按照上文所提出的PWM控制穩(wěn)壓分析結果顯示，一旦確定控制電壓信號之后，開關器件就應該為全控型功率器件，電源主電路在運行內，交流電源電壓可以控制在有效值合理范圍內，電磁隔膜計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)設計

控制電路在進行設計內，主要是通過控制策略實現控制信號，生成整合控制信號，構建復合實際要求控制極信號，全面完成電能轉變及控制功能。由此可以發(fā)現，控制電路最為重要組成部分為變換電路，電磁隔膜計量泵控制系統(tǒng)電路設計質量，將直接影響變換電路運行性能，提升變換電路負載工作運行穩(wěn)定性。

控制電路主要由兩部分構成，分別為單片集成塊及分立元件。近幾年，電子技術快速發(fā)展成熟內，已經構建集成式PWM控制器。集成式PWM控制器在運行內，僅僅需要少量外部鏈接元件，可以有效簡化控制電路設計計算流程，相關元器件數量及連線也可以有效減少，減少電磁隔膜計量泵控制系統(tǒng)內所具有的焊點，變換電路運行穩(wěn)定性顯著提升。

3.6 控制電路性能仿真分析結果

驅動電路在完成設計流程之后，需要借助電路專用仿真性軟件，模擬驅動電路整個工作流程，發(fā)現驅動電路內所存在的問題，提升參數合理性。驅動電路交流電壓為220v情況下，了解控制系統(tǒng)穩(wěn)壓情況。按照仿真結果顯示可知，控制系統(tǒng)運行效果可以有效滿足穩(wěn)壓實際要求，同時保證穩(wěn)壓性能指標符合電磁隔膜計量泵有關要求。電磁隔膜計量泵在達到穩(wěn)壓狀態(tài)下之前，電壓可以在短時間內輸出零電壓，主要原因是由于驅動電路運行容易受到濾波電容約束[3]。

4結束語

為了能夠對電磁隔膜計量泵系統(tǒng)深入了解，本文對電磁隔膜計量泵進行了相對全面了解，并且獲取一定結論。電磁隔膜計量泵在實際應用內，可以有效提升計量泵運行精確度。

參考文獻

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

[2] 梁璞玉.淺析某型艦用高壓空壓機排污裝置的設計與計算[J].壓縮機技術，2015（6）：39-43.

[3] 佚名.脈動式自動加藥機——數控計量泵[J].湖南有色金屬，2015 （1）：91.