Все стандартные механизмы для жидкостей в мембранных дозирующих насосах, поршневых дозирующих насосах и поршнево-мембранных насосах приводятся в действие трехфазными двигателями. Мощность регулируется механически через длину хода. В случае электрического дистанционного регулирования вручную или с помощью контроллера, трехфазные двигатели могут регулироваться с помощью преобразователей частоты, или насосы оснащены системой постоянного тока. двигатели для управления через тиристорные контроллеры. Однако в результате постоянного совершенствования преобразователей частоты для трехфазных двигателей постоянный ток моторы сейчас используются очень редко. Преимущество регулировки скорости состоит в том, что скорость потока напрямую зависит от управляющего сигнала. В качестве альтернативы или в дополнение, ход можно регулировать дистанционно с помощью серводвигателя. Убедитесь, что ход серводвигателя никогда не регулируется во время простоя приводного двигателя. Для этого должен быть предусмотрен электрический блокирующий контакт. В случае несоблюдения можно повредить шестерню серводвигателя.

Что касается аспектов, связанных с управлением, необходимо учитывать, что серводвигатель завершает регулировку хода намного медленнее по сравнению с эффектом, достигаемым за счет изменения скорости приводного двигателя. Еще одно преимущество регулировки скорости перед регулировкой хода с помощью серводвигателя состоит в том, что обеспечивается лучшая линейность между сигналом и скоростью потока. Половина скорости соответствует половине скорости потока, независимо от того, используется ли мембранный дозирующий насос или поршневой дозирующий насос. Как уже было описано в предыдущих главах, мембранные насосы-дозаторы не имеют линейной зависимости между длиной хода и расходом. Следовательно, половина длины хода не обязательно означает, что дозируется и половина количества. Это необходимо учитывать, если дозирующий насос работает без обратной связи в открытой системе управления, например, в случае пропорционального дозирования по сигналу расходомера.

Если дозирующий насос используется в качестве корректирующего элемента в системах автоматического управления, практически не имеет значения, существует ли линейная зависимость между сигналом и расходом, поскольку контроллер регулирует дозирующий насос до тех пор, пока фактическое значение не будет соответствовать установленному значению. Большинство редукторов насосов с моторным приводом представляют собой толкатели с одноступенчатым редуктором червячного колеса. Кривошипные шестерни с шатуном используются только в мембранных дозирующих насосах и поршневых дозирующих насосах. Хотя ход всегда постоянный, а скорость переменная, эксцентрик можно регулировать непрерывно. Таким образом, однородная синусоида постоянно повторяется, но с переменной амплитудой. Диапазоны дозирования начинаются с 0… 0,1 л / ч для соленоидных насосов и заканчиваются 4200 л / ч на напор для самого большого диафрагменного насоса, а также для поршневых насосов. За исключением соленоидных дозирующих насосов, все дозирующие насосы доступны с одинарной или двойной головкой, а также может поставляться как многонаправленный насос.

Дозирующие насосы с несколькими головками

Использование насосов с несколькими головками может иметь разные причины: 1. Увеличение расхода 2. Распределение требуемого расхода на несколько дозирующих головок, так как допустимое давление для каждой отдельной головки выше, чем для одной большой головки. 3. Уменьшите пульсации дозирования. Для этого необходима дозирующая способность для нескольких смещенных дозирующих головок (например, 2 головки на 180 °) для получения более равномерного потока. 4. Смешивание различных компонентов — идеальное применение для насосов с несколькими головками, поскольку однажды установленное соотношение смешивания остается постоянным даже в случае колебаний скорости из-за общего приводного двигателя. В случае сбоя питания или двигателя насос останавливается для одновременного дозирования всех сред. 5. Если разные компоненты должны дозироваться абсолютно параллельно, шестерня многоголового насоса может быть подготовлена так, чтобы ходы дозирования происходили точно в одно и то же время, то есть: они накладывают синусоидальные ходы дозирования без сдвига фаз.

Всасывающие линии дозирующих систем

Идеальное заполнение дозирующей головки на такте всасывания зависит от того, достаточно ли жидкости протекает через линию всасывания за короткое время хода. Массовая инерция жидкости и трение трубы работают против потока. В этой связи следует обратить внимание на тот факт, что процесс всасывания не является «заливкой» в собственном смысле слова, но что вытесняющий элемент (диафрагма или поршень) «освобождает место», так что можно надеяться, что давление воздуха в доступное короткое время может быть вытолкните вперед достаточное количество жидкости из бака подачи. Жидкость во всасывающей линии должна очень быстро вытесняться давлением воздуха, чтобы она всегда оставалась в контакте с диафрагмой или поршнем и не «отламывалась». Этот процесс отламывания также называется кавитацией и имеет два недостатка: а) дозирующая головка недостаточно заполнена, что приводит к снижению расхода. б) Возникающие во время кавитации пузырьки пара после этого снова сталкиваются и приводят к механическому разрушению внутренних частей дозирующей головки.

Если жидкость необходимо заливать снизу-вверх (например, из заглубленных резервуаров или с помощью дозирующих насосов, установленных над резервуаром), требуемое давление всасывания также влияет на наполнение напора. В случае свободной подачи, то есть: если насос установлен ниже уровня резервуара, статическое давление помогает заполнить напор. Негативные эффекты уменьшаются за счет более коротких всасывающих линий и большего диаметра трубопроводов. Длина всасывающей линии не должна превышать 2 м для водоподобных сред, а диаметр должен обеспечивать скорость не более 0,8 м / с. Для качающихся насосов-дозаторов без гашения пульсаций поток неоднороден. Максимальная скорость одинарных насосов с эксцентриковым приводом примерно в три раза выше, чем можно было бы ожидать в соответствии с номинальной производительностью насоса (следовательно, при равномерном потоке). Следовательно, в три раза больше макс. при расчете параметров всасывающей линии качающихся дозирующих насосов с моторным приводом необходимо учитывать расход.

По соображениям безопасности в случае соленоидных дозирующих насосов следует учитывать пятикратную скорость, поскольку ход не синусоидальный, а более импульсный. Примечание. Для всасывающих линий длиной более 2 метров и сред с высоким давлением пара, например, метанол, линия всасывания и, для сред с более высокой вязкостью, чем вода, также линия нагнетания должны быть проверены математически и соответствующим образом рассчитаны.

Расчет диаметра всасывающей линии дозирующей системы с учетом частоты ходов

Чтобы постоянно обеспечивать идеальное заполнение дозирующей головки, несмотря на пульсирующую работу дозирующего насоса, давление на входе всасывающего клапана должно быть достаточно высоким, чтобы дозируемый химикат мог течь в дозирующую головку со скоростью, требуемой поршнем. (диафрагма) во время такта всасывания. Если дозируемый химикат не может двигаться с той же скоростью, поток «прерывается» и возникает кавитация. Давление, существующее на всасывающем клапане, обычно называется доступным значением NPSHa (аббревиатура от «Net Positive Suction Head, available»). В случае колебательных дозирующих насосов необходимо учитывать связанные с системой ускорения и замедления напора жидкости, в частности, при определении размеров всасывающего трубопровода. Поскольку расстояние между дозирующим насосом и резервуаром часто фиксировано, диаметр необходимо выбирать с учетом длины всасывающей линии, чтобы избежать кавитации.

Расчет пика давления в дозирующей головке, вызванного ускорением во время хода нагнетания

Пик давления, рассчитанный с помощью этой формулы, необходимо прибавить к рабочему давлению, против которого должно производиться дозирование. Суммарное давление должно быть ниже допустимого давления насоса. Ускорение, необходимое для расчета линии, достигает максимальных значений в задней или передней мертвой точке. Поскольку именно в этих двух мертвых точках дозирование не происходит, поскольку поршневой элемент (поршень или диафрагма) не работает, в этот момент нет потери давления из-за трения в трубе. С другой стороны, трение в трубе является самым сильным, когда скорость потока достигает максимального уровня при угле поворота кривошипа приблизительно 90 °. В этот момент поток идет равномерно, т. е.: нет ускорения или замедления. Таким образом, для расчета трубопроводов в большинстве случаев достаточно проверить критические ситуации, то есть: максимальное ускорение и ожидаемый ход давления или снижение давления до кавитации, и, с другой стороны, потеря давления, возникающая при максимальном расходе из-за трения в трубах и фитингах.

Также для напорной линии дозирующей системы рекомендуется рассчитать диаметр трубы для допустимого хода давления. Для расчета потерь на трение в трубах для колебательных насосов, таких как диафрагменные и поршневые дозирующие насосы, часто по ошибке используется только номинальная производительность. Не учитывается фактический максимальный расход, который примерно в три раза выше для дозирующих насосов с приводом от двигателя и примерно в пять раз выше для соленоидных дозирующих насосов. При использовании демпфера пульсаций этот увеличенный расход применяется только для участка между насосом и демпфером. Для остальной части трубопровода можно учитывать номинальную пропускную способность. Особенно сложен расчет потерь давления на трение в трубах, так как он также зависит от вязкости жидкости.

Помимо того факта, что вязкость сильно зависит от температуры (низкая температура вызывает увеличение вязкости жидкостей), вязкость различных жидкостей также показывает другие изменяющиеся характеристики. Например, жидкости с одинаковой вязкостью при одинаковой температуре могут иметь совершенно другое поведение при движении с высокой скоростью. Есть жидкости, которые при более высоких скоростях показывают постепенно увеличивающиеся вязкостные свойства в трубопроводах или резервуарах, а есть другие жидкости с явно уменьшающейся вязкостью. Что касается дозирующих насосов и фитингов, рекомендуется тщательно рассчитывать потери на трение в трубах в соответствии с формулами и значениями, доступными в технической литературе.

Узлы всасывающей линии дозирующей системы

Для наиболее распространенных систем дозирования всасывающие линии готовы в соответствии с потребностями применения. Они оснащены обратным клапаном, защищенным фильтром. Доступны гибкие или жесткие всасывающие линии. Всегда необходимо использовать жесткие всасывающие линии, если в питающем баке установлена мешалка. Гибкая трубка наматывалась вокруг вала мешалки. Гибкие всасывающие линии снабжены противовесом, чтобы обратный клапан всегда находился в вертикальном положении и не плавал при пустой всасывающей линии.

Защита дозирующего насоса от работы всухую

Воздух или газ в насосной системе нарушают процесс дозирования и в большинстве случаев требуют полного удаления воздуха из дозирующей головки и очистки линии подачи, снятой с давления. В случае агрессивных или токсичных сред этой процедуры следует избегать всеми способами. Чтобы предотвратить попадание воздуха в систему после опорожнения бака подачи, обычно рекомендуется оборудовать бак регулятором уровня для защиты от работы всухую. Возможно, установленная мешалка также должна быть защищена от работы всухую. Подходящим контрольным оборудованием могут быть поплавковые выключатели с электрическим контактом, а также стержневые электроды (использующие проводимость среды), переключающие реле которых останавливают насос до полного опорожнения резервуара. Для наиболее частых применений снова были определены стандартные версии, в которых контроль уровня сочетается с линией всасывания. Другие методы контроля уровня, например, эхо, электрическая емкость, радиоактивность или преломление света здесь не описываются. Всасывающие линии с нижним клапаном и поплавковым выключателем для индикации низкого уровня доступны как полезные узлы, например, для стандартных невозвратных химических контейнеров.

Линии всасывания дозирующей системы для невозвратной тары

Многие химические вещества и продукты продаются в удобных контейнерах объемом от 30 до 60 литров. Также крышки в большинстве случаев стандартизированы (например, размер K 60). Для прямой подачи химикатов из этих невозвратных контейнеров была разработана специальная всасывающая линия дозирующей системы. Он имеет следующие преимущества: 1. Подходит для насосов производительностью примерно до 25 л / ч. 2. Сдвижная крышка, которая регулируется для контейнеров различного размера. 3. Все функциональные части защищены от ударов и препятствий. 4. Всасывающая линия с обратным клапаном. 5. Конструкция входного патрубка не допускает попадания воздуха во время замены контейнера. Это, в частности, может нарушить работу небольших дозирующих насосов. 6. 2 штуцера для линий возврата химических веществ, которые используются, например, для рециркуляции. жидкость из предохранительного клапана или устройства дегазации. 7. Двухступенчатый контроль уровня, подающий вовремя аварийный сигнал, чтобы можно было поставить новый контейнер, и выключить насос, чтобы избежать попадания воздуха после опорожнения контейнера. Всасывающие линии со встроенным контролем уровня могут быть подключены непосредственно к соленоидным дозирующим насосам для их переключения без дополнительного реле уровня.

Коллектор системы дозирования сифонного типа и устройство для заливки

В основном есть две причины для установки вспомогательного средства для заливки перед всасывающим клапаном:

a) Более простая заливка при запуске дозирующие насосы с более низким расходом не могут — из-за малого объема всасывания — создать вакуум, позволяющий создать напор жидкости во всасывающей линии. чтобы добраться до дозирующей головки. В этом случае первое заполнение коллектора сифонного типа обеспечивает прямую заливку насоса и используется для смачивания клапанов и повышения эффективности. В результате пониженного уровня в коллекторе создается разрежение, которое делает возможной постоянную подачу из химического резервуара. Если дегазации нет, коллектор не требует обслуживания в течение длительного времени.

б) Газосепаратор дозирующей системы. Сбор газа или воздуха, который выделяется средой или попадает в линию всасывания во время замены невозвратного контейнера и который может прервать дозирование из-за эффекта объема зазора. Если жидкость в коллекторе вытесняется газом, его необходимо долить.

Системы дозирования сифонного типа

Преодоление высокого напора на всасывании может стать трудным даже для больших насосов, если необходимо дозировать шипучую среду. Это особенно важно, если среда не подается свободно к насосу через всасывающий трубопровод, подключенный в нижней части резервуара, а должна заливаться через край резервуара. Система гидравлически сбалансирована, если в заполненной линии нет воздуха. На насос действует давление питания в зависимости от уровня наполнения бака. Как только верхняя часть всасывающей линии заполняется газом, гидравлический баланс больше не обеспечивается. В этом случае насос должен заливать все больше и больше в зависимости от высоты резервуара. Это может привести к выходу насоса из строя. Таким образом, оказалась успешной система, которая время от времени нагнетает жидкость вручную или с помощью вакуумного насоса (насоса или инжектора с ручным управлением) из питающего резервуара в управляемый промежуточный коллектор (сифон). В результате газ может накапливаться только за пределами линии всасывания, а коммуникационный эффект линии всасывания обеспечивается постоянно.

Промежуточный бак системы дозирования для поддержания постоянного давления всасывания

Есть два возможных решения:

1. Переливной бак. С помощью отдельного заправочного насоса можно заполнить переливающий бак, установленный в самой высокой точке, так что среда постоянно возвращается в питающий бак, даже если дозирующий насос заправляет макс. количество из этого переливного бака. Теперь на насос-дозатор действует только постоянное давление подачи, обусловленное геодезической высотой.

2. Промежуточный резервуар. Однако также можно использовать промежуточный резервуар, управляемый с помощью поплавкового клапана. Этот промежуточный резервуар должен располагаться на уровне дна или ниже резервуара подачи. Затем дозирующий насос заправляет жидкость из промежуточного резервуара с всегда постоянным уровнем.

Контроллер всасывания. Постоянное давление всасывания и остановка утечки в дозирующих системах

Дозирующий насос, установленный над резервуаром (например, заглубленный резервуар) или также ниже резервуара, обеспечивает меньшую подачу, чем больше резервуар становится пустым, потому что, либо увеличивается высота всасывания, либо уменьшается положительный напор на всасывании. Дозирующие насосы с большими диафрагмами могут создавать значительное усилие на механизме регулировки хода, если резервуары и плотность (например, серная кислота) особенно высоки.

В результате массового момента инерции движущейся жидкости в длинных всасывающих линиях может произойти перекачивание, если диафрагма или поршень внезапно останавливаются на ограничителе хода. Даже если обратные клапаны предотвращают перекачку на стороне нагнетания, усилие, увеличивающее износ, создается в механизме регулировки хода насоса и на стороне всасывания системы. В установках со свободной подачей к насосу опасность утечки из резервуара возникает в случае разрыва диафрагмы или линии. В нормальных условиях дозирующие насосы не должны питаться напрямую от напорных трубопроводов, потому что давление, например, 2 бар, умноженные на эффективную площадь диафрагмы, могут оказывать разрушающее воздействие на шестерню насоса. С другой стороны, избыточная подача может иметь место, если обратный клапан не был установлен на стороне нагнетания или неправильно отрегулирован. В случае длинных всасывающих линий кавитация может привести к снижению расхода или разрушению арматуры из-за колебательного режима дозирующих насосов.

Вышеупомянутые проблемы могут быть решены с помощью одного единственного приспособления: контроллера всасывания. Контроллер всасывания представляет собой подпружиненный мембранный клапан, который может открываться только давлением всасывания дозирующего насоса. Таким образом гарантируется, что никакая среда не может течь, если насос не работает или не может создать вакуум из-за негерметичной всасывающей линии. Следует избегать нежелательного всасывания на выходе из насоса с помощью обратного клапана. В зависимости от индивидуальных условий эксплуатации требуемый максимальный вакуум может быть установлен до 300 Мбар с помощью регулируемой пружины. Для насосов с положительной высотой всасывания достаточно установить очень низкий вакуум прибл. 50мбар. Этот вакуум в любом случае должен создаваться насосом, даже при безнапорной подаче. При давлении питания, например, 1 бар, что соответствует высоте резервуара 10 м и плотности жидкости 1000 кг / м³, разрежение для насоса увеличивается всего на прибл. 100мбар. Для опорожнения заглубленных резервуаров или в случае установок, где насос расположен над резервуаром, разрежение, необходимое для дозирования, устанавливается на максимальное значение вакуума с помощью регулировочной пружины. Это значение соответствует почти пустому резервуару.

Таким образом, насос должен заполняться все время, как если бы резервуар был пуст, и на него практически не влиял фактический уровень заполнения или высота всасывания. Поток в линии всасывания из-за остановки момента инерции массы будет остановлен в контроллере всасывания, если насос не выполняет такт всасывания. В этом случае регулятор всасывания должен быть установлен непосредственно перед входом насоса, чтобы избежать ударов давления. Если регулятор всасывания должен использоваться в качестве ограничителя утечки в резервуаре, он должен быть установлен на резервуаре, если это возможно, или рядом с ним в механически защищенном месте. В случае разрыва всасывающей линии регулятор всасывания немедленно закрывается под действием силы пружины, так как насос больше не может открыть регулятор всасывания из-за разрыва линии. Давление питания, оказываемое на запорный элемент, поддерживает функцию закрывания.

Если регулятор всасывания установлен перед насосом, заливка насосом становится проще, поскольку объем жидкости под мембраной регулятора непосредственно доступен в насосе при запуске заливки. Если линия дозирования между насосом и технологическим процессом находится под вакуумом или имеет тенденцию к сифону из-за геодезических условий, на конце линии должен быть установлен обратный клапан. Жидкость, поступающая слева, сначала сталкивается с запорным клапаном (шар / седло 2 + 3), который закрывается пружиной (1) и дополнительно уплотняется давлением жидкости. Таким образом, жидкость может течь только в том случае, если шар (2) толкается вниз поршнем (4). Это происходит только в том случае, если жидкость отводится вправо, потому что в этом случае уменьшенный объем между диафрагмой (5) и шариком (2) заставляет атмосферное давление, входящее через просверленное компенсационное отверстие (7), толкать диафрагму (5) с плунжером. (4) против мяча (2).

Положительный напор всасывания в дозирующей системе

Если уровень в подающем баке всегда выше, чем в насосе (до 20 м водяного напора или 2 бар), усилие пружины можно установить на низкое значение, которое позволяет мячу просто касаться седла. Подача давления дополнительно уплотняется шаром. Таким образом, атмосферное давление практически присутствует на выходе. Следовательно, насос должен создавать только разрежение, достаточно сильное, чтобы поднять шар с седла. Из-за большого диаметра диафрагмы по сравнению с диаметром седла требуется очень низкий вакуум. Таким образом, статическое давление бака почти не действует на напор насоса.

Отрицательный напор всасывания в дозирующей системе

Если уровень бака подачи всегда ниже насоса, регулятор всасывания будет постоянно открываться с помощью пружины без давления, потому что атмосферное давление будет держать шар открытым над эффективной площадью диафрагмы. Чтобы обеспечить постоянный напор всасывания для насоса и в этом случае, пружина может находиться под давлением, так что она всегда имитирует максимальную высоту всасывания (до макс. 4 м водяного столба). Затем насос должен постоянно заполнять максимальный вакуум, независимо от того, полный или почти пустой резервуар. (Конечно, насос должен вообще преодолевать максимальную высоту всасывания; см. Технические характеристики насоса.) Установка Место установки контроллера всасывания зависит от области применения. Благодаря небольшому весу контроллер может быть свободно установлен на жестких линиях или прикреплен к стене с помощью трубного зажима. Рабочее положение произвольное, но следует избегать попадания грязи или воды в просверленное отверстие для компенсации давления (7).

Возможные применения защит дозирующих насосов

a) Защита дозирующего насоса от чрезмерного давления подачи из-за высоких резервуаров или подачи из напорных линий b) Предотвращение сифонирования c) Предотвращение изменения положительного и отрицательного напора всасывания, влияющего на точность дозирования d) Защита дозирующего насоса от скачков давления из-за ускорение в случае длинных всасывающих линий e) Использование в качестве ограничителя утечки для резервуаров в случае разрыва мембраны или линии Монтажная схема для случаев a) — d) 1 Резервуар или напорная линия для дозируемой среды 2 Контроллер всасывания 3 Дозирующий насос 4 Обратный клапан, если есть опасность сифонирования.