氣動(dòng)雙隔膜泵（AODD泵）應(yīng)用廣泛且用途多樣。此外，鑒于控制技術(shù)的新進(jìn)展以及可實(shí)現(xiàn)的節(jié)能效果，它們通常也是降低壓縮空氣需求的佳選。

一款各方面表現(xiàn)都很出色的泵

工廠里已經(jīng)安裝了氣動(dòng)隔膜泵（AODD泵）并不罕見，因?yàn)檫@些泵很可能是設(shè)備供應(yīng)商作為整套設(shè)備的一部分運(yùn)送到工廠的，或者是之前有人選定的。無論這些泵是如何運(yùn)到工廠的，它們?cè)诟鱾€(gè)行業(yè)被廣泛應(yīng)用的原因有很多。

首先，只要尺寸“足夠大"，它們就能很好地工作。與其他一些類型的泵相比，它們還具有許多理想的運(yùn)行特性。具體來說，它們：

· 可設(shè)計(jì)用于處理腐蝕性強(qiáng)的化學(xué)或物理產(chǎn)品。

· 對(duì)空轉(zhuǎn)的敏感性相對(duì)較低，不會(huì)發(fā)生災(zāi)難性故障。

· 通常可以很快修復(fù)。

· 只要壓力可用且沖程/分鐘吞吐量可接受，即可自動(dòng)調(diào)節(jié)以應(yīng)對(duì)顯著的頭部壓力增加。

總而言之，這是一種“容錯(cuò)性很高的設(shè)計(jì)"。然而，壓縮空氣的使用管理需要對(duì)氣動(dòng)隔膜泵進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

典型的壓縮空氣泵和電動(dòng)泵數(shù)據(jù)

表1

此表顯示的是一款通用的 2 英寸氣動(dòng)隔膜泵，其流量為90 至120 scfm，平均入口壓力為95 psig。然而，除了流量計(jì)之外，能準(zhǔn)確識(shí)別壓縮空氣使用量的方法是計(jì)算循環(huán)次數(shù)。

如果氣動(dòng)隔膜泵不受控制，將會(huì)發(fā)生多種情況。大多數(shù)性能曲線都是基于比重為 1 (H2O) 的流體繪制的。

· 隨著流體粘度增加和揚(yáng)程壓力升高，在相同的入口壓力下，每分鐘沖程數(shù)（即壓縮空氣消耗量）會(huì)下降。如果粘度降低，壓縮空氣消耗量則會(huì)增加。

· 隨著每分鐘沖程數(shù)從 48 次/分鐘增加到 325 次/分鐘，壓縮空氣用量從 25 立方英尺/分鐘（5 馬力）增加到 150 立方英尺/分鐘（35 馬力），流量從20 加侖/分鐘增加到140 加侖/分鐘。

· 非常重要的是，要以低可接受的流量/分鐘和低有效入口壓力來應(yīng)用泵，監(jiān)測(cè)這些參數(shù)將有助于優(yōu)化空氣需求。

圖 1

AODD泵控制至關(guān)重要

雖然所有壓縮空氣操作的設(shè)備都應(yīng)該受到控制，但對(duì)于氣動(dòng)隔膜泵來說，這一點(diǎn)尤其重要。

氣動(dòng)隔膜泵（AODD泵）是一種往復(fù)式容積泵。泵送介質(zhì)的容納區(qū)域由進(jìn)出液歧管和兩個(gè)液室組成。氣閥交替地將壓縮空氣導(dǎo)入兩個(gè)液室的隔膜后方。在此循環(huán)過程中，待泵送的流體從進(jìn)出液歧管吸入一個(gè)液室，同時(shí)，相應(yīng)的流體通過出液歧管從另一個(gè)液室排出。

氣動(dòng)隔膜泵具有諸多優(yōu)勢(shì)。它們無需電力，具有自吸功能，能夠輸送含有懸浮固體的流體，并且可以空轉(zhuǎn)或無動(dòng)力運(yùn)行而不會(huì)損壞泵。此外，它們可以輸送多種介質(zhì)，從廢水到更粘稠的物質(zhì)，例如泥漿甚至水泥。然而，如何自動(dòng)控制壓縮空氣的使用一直是一個(gè)難題。

利用進(jìn)氣壓力控制

控制壓縮空氣使用量的一種方法是控制氣動(dòng)隔膜泵的入口壓力。泵是否大部分時(shí)間都以盡可能低的壓力運(yùn)行？壓力越高，壓縮空氣的消耗量就越大。設(shè)定固定壓力通常效果有限，因?yàn)楫a(chǎn)品粘度或短期內(nèi)對(duì)更高壓力的需求等情況可能會(huì)發(fā)生變化，這可能需要不斷調(diào)整。

循環(huán)（沖程/分鐘）控制可能是目前有效的優(yōu)化器。它能將循環(huán)速度控制在低且合適的水平，以確保產(chǎn)品輸送線滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)大限度地減少壓縮空氣的使用量。

多年來，人們嘗試過使用背壓調(diào)節(jié)器、手動(dòng)控制等方法來測(cè)試這種方法。然而，該方法的一個(gè)主要缺點(diǎn)始終是泵效率。隨著循環(huán)次數(shù)的減少，泵效率往往會(huì)降低，而且當(dāng)工況發(fā)生變化時(shí)，效率低下的情況可能會(huì)更加嚴(yán)重。

為了解決這個(gè)問題，一些制造商對(duì)泵內(nèi)部的空氣分配系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。這樣，操作人員可以通過調(diào)整入口通道尺寸，直至流量達(dá)到可接受的水平，從而在現(xiàn)有壓力下優(yōu)化性能。實(shí)踐證明，在可行的情況下，這種解決方案是有效的。

考慮使用電動(dòng)泵以實(shí)現(xiàn)節(jié)能

選擇氣動(dòng)隔膜泵 (AODD) 的原因有很多，其中之一是其整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。另一個(gè)原因是無需為任何泵提供電力。此外，它們還能承受惡劣的、骯臟的環(huán)境。然而，為了在現(xiàn)在或?qū)砉?jié)省壓縮空氣成本，也不要忽視電動(dòng)泵，包括隔膜泵。

如前圖所示，一臺(tái)2英寸氣動(dòng)隔膜泵在95psig壓力下平均消耗90-120 cfm的壓縮空氣，或23-30 hp的壓縮空氣功率。在相同條件下，一臺(tái)電動(dòng)泵的功率消耗在3-5 hp之間。如果凈功率節(jié)省平均為21 hp，那么在上述條件下，使用電動(dòng)泵代替壓縮空氣泵每年可節(jié)省7,920美元（x 0.746/0.10 = 16.5kW x 0.06美元/千瓦時(shí) x 8000小時(shí)/年）。

但需要注意的是：隨著揚(yáng)程壓力的增加，電動(dòng)泵所需的輸入能量也會(huì)增加。壓縮空氣泵的沖程/分鐘數(shù)會(huì)隨著壓力的升高而下降，只要工廠內(nèi)的壓縮空氣壓力“足夠高"，沖程/分鐘數(shù)就會(huì)持續(xù)降低。

為了解決這個(gè)問題，需要進(jìn)行充分的數(shù)據(jù)輸入并開展產(chǎn)品評(píng)估。在揚(yáng)程條件和可接受的沖程/分鐘范圍內(nèi)，壓縮空氣驅(qū)動(dòng)泵實(shí)際上可能更具成本效益。

圖 2

間歇泵送與連續(xù)泵送

泵持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)是因?yàn)樗茏龅絾幔渴堑模@就是氣動(dòng)隔膜泵的優(yōu)勢(shì)所在。即使空轉(zhuǎn)，它也能繼續(xù)運(yùn)行，并在收到物料時(shí)繼續(xù)泵送。然而，隨著負(fù)載下降，每分鐘沖程數(shù)會(huì)增加，因此“高耗氣量"出現(xiàn)在空載時(shí)。這一點(diǎn)常常被忽略。

下圖3比較了典型間歇式泵送系統(tǒng)和連續(xù)式泵送系統(tǒng)的年度電能運(yùn)行成本。預(yù)計(jì)的節(jié)能幅度非常保守。

年度批次作業(yè)成本主要受以下因素影響：

· 批次泵始終滿負(fù)荷運(yùn)行（在沒有控制的情況下，壓縮空氣需求量低）。

· 如圖所示，根據(jù)實(shí)際工廠壓縮空氣系統(tǒng)評(píng)估，間歇泵僅在 10% 的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行。當(dāng)不需要泵運(yùn)行時(shí)，液位開關(guān)會(huì)跳閘并切斷泵的壓縮空氣供應(yīng)。

圖 3

使用一臺(tái)2英寸氣動(dòng)隔膜泵，連續(xù)運(yùn)行，平均需求量為80scfm，間歇運(yùn)行流量也為80 scfm，不進(jìn)行間歇控制時(shí)，年成本約為8000美元；進(jìn)行間歇控制后，年成本約為800美元。這是根據(jù)每年8000小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間計(jì)算得出的，年電費(fèi)為0.06美元/千瓦時(shí)。

如果能夠?qū)嵤刂婆伪玫倪\(yùn)行總能帶來節(jié)能效益。在假設(shè)沒有預(yù)算改造系統(tǒng)之前，務(wù)必了解可回收能源成本的真實(shí)情況。

利用壓力調(diào)節(jié)器控制效率

重要的是要認(rèn)識(shí)到，在任何氣動(dòng)泵的運(yùn)行中，對(duì)入口壓力和循環(huán)的監(jiān)測(cè)與控制對(duì)于壓縮空氣的使用管理至關(guān)重要。總而言之，在我們壓縮空氣系統(tǒng)審核中發(fā)現(xiàn)的氣動(dòng)隔膜泵中，有 80% 到85% 都處于未受控狀態(tài)。

近年來，市面上出現(xiàn)了多種基于壓力調(diào)節(jié)器的氣動(dòng)隔膜噴槍（AODD）循環(huán)/行程控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)已被證明非常有效。大多數(shù)系統(tǒng)采用特殊的大流量、高速（開啟/關(guān)閉時(shí)間均為35毫秒）氣動(dòng)先導(dǎo)式噴槍閥。

該分配閥由壓力調(diào)節(jié)器控制，壓力調(diào)節(jié)器分析沖程頻率和流量特性，以確定合適的低循環(huán)速率，從而優(yōu)化吞吐量。一旦確定，它會(huì)在沖程期間關(guān)閉氣源，利用產(chǎn)品流動(dòng)和泵的慣性完成沖程，無需額外氣流，然后再次打開。

其結(jié)果是產(chǎn)品流暢輸送，無氣泡或空隙。泵的行程會(huì)在適當(dāng)?shù)奈恢猛Ｖ梗貌粫?huì)像不受控制的泵那樣與泵殼發(fā)生碰撞。這延長(zhǎng)了泵的使用壽命，降低了維護(hù)成本。

如果產(chǎn)品粘度發(fā)生變化，壓力調(diào)節(jié)器會(huì)運(yùn)行幾個(gè)循環(huán)，然后自行調(diào)整。它還可以配備自動(dòng)斷氣功能，當(dāng)沒有產(chǎn)品存在時(shí)會(huì)自動(dòng)切斷空氣。

如下表所示，幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)顯而易見：

· 在相同的輸入壓力下，啟用控制后，壓縮空氣用量、行程和循環(huán)頻率下降 35% – 40%。

· 每次沖程的產(chǎn)品吞吐量顯著提高了每標(biāo)準(zhǔn)立方英尺分鐘的平均產(chǎn)品流量（從大約 50% 到100%）。

采用壓力調(diào)節(jié)器循環(huán)/行程控制的表格化測(cè)試數(shù)據(jù)

表2

這些壓力調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)利用現(xiàn)代電子技術(shù)，成功解決了以往壓縮空氣入口控制和泵效率低下的問題。它們適用于大多數(shù)應(yīng)用，從1?英寸級(jí)氣動(dòng)隔膜泵（AODD泵）到更大功率的泵，以及其他可能適用的工況。

有些泵組件只能作為泵組件的一部分提供，而另一些泵組件（如圖 4 所示）如果適用，可以通過適當(dāng)?shù)碾娫窗惭b在 AODD 泵的入口管路上。

圖 4

多年來，我們?cè)趯徍藲鈩?dòng)隔膜泵（AODD）工業(yè)應(yīng)用的過程中，發(fā)現(xiàn)80%至85%的運(yùn)行中存在有效降低壓縮空氣消耗的機(jī)會(huì)。其中許多機(jī)會(huì)都源于常識(shí)——例如，泵送速度不要超過生產(chǎn)所需；不要使入口壓力過高；不要讓泵空轉(zhuǎn)等等。

然而，壓力調(diào)節(jié)器的出現(xiàn)，使得在保持高效泵的同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的控制成為可能，這為降低壓縮空氣消耗和運(yùn)行能耗成本開辟了更多機(jī)遇。雖然它們可能并非適用于所有尺寸、類型和應(yīng)用，但或許應(yīng)該經(jīng)常考慮和評(píng)估這些方案。

如需要為您的氣動(dòng)隔膜泵配置壓力調(diào)節(jié)器，請(qǐng)聯(lián)系Proportion-air授權(quán)的中國(guó)代理天津聯(lián)科思創(chuàng)科技發(fā)展有限公司。