淺談電磁隔膜計量泵系統的研究與設計

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、制藥等領域內應用，并且也得到了生產企業的高度關注。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，高精密計量行業進入到快速發展階段[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設計

3.1 控制系統結構

機電一體化在快速發展內，尤其是單片機技術的產生及成熟，為機電一體化發展提供技術保證。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，有效推動產品更新換地。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境相對復雜，同時有關流量調節基本上借助人工操作實現，這種調節形式相對比較費時費力，調節穩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在設計內，主要具有兩種設計手段及理念。

3.2 控制系統性能指標

按照電磁隔膜計量泵控制系統設計實際要求，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控制穩壓分析

按照電磁隔膜計量泵控制系統技術實際要求，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電壓穩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定性也可以顯著提升。

3.5 控制系統設計

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內所具有的焊點，變換電路運行穩定性顯著提升。

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，了解控制系統穩壓情況。按照仿真結果顯示可知，控制系統運行效果可以有效滿足穩壓實際要求，同時保證穩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壓狀態下之前，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.