转子泵——可输出各种粘度介质的变量驱动技术

统一下载-小罗

　　尽管化工泵的研发工作已经有一百多年的历史，但是一些特殊的应用场合对化工泵也有着特殊的要求。例如，经常有用户就特别粘稠、或者特别稀薄的被输送介质问题咨询有关化工泵的输出功率和化工泵的驱动部件问题。本文将向读者介绍：德国北部的两家公司是如何共同解决用户提出的这些问题的。
　　转子泵，这种可以输送各种介质的化工泵，不仅应尽可能地减少磨损，还要求制造精密。它的驱动系统应有最佳的动态性能：电机的转速应在较宽的转速范围内恒定旋转，精确的驱动转子泵工作。保证以各种稳定的流量对外输出介质。尤其是在输出高粘度介质时，转子泵的驱动系统可以在低转速下输出强有力的驱动力矩。另一方面，又要求转子泵在输出特别稀薄的介质时，特别是在要求无脉动地输出稀薄介质时，转子泵的驱动系统应能输出粘度差为200mPas的介质。这对转子泵的驱动系统是一个非常高的要求：转子泵的驱动系统应在被输送介质粘度下降、回泄量增大时，以更高的转速运转，保证输出流量的恒定。
　　带叶片转子的转子泵
　　长期以来，WaukeshaCherry-Burrell公司一直是高粘度和低粘度介质输送技术领域中的技术领军企业。它的姐妹厂是SPXProcessEquipment集团下属的Bran Luebbe公司。Waukesha公司的产品主要销售到医药卫生产品生产企业。例如食品制造业，医药生产业，卫生保健品生产企业，颜料和油漆生产企业以及化学产品生产企业中。为了适应这些企业的介质输送要求，Waukesha公司专门研发了带有弧形叶片转子的转子泵，这种泵采用的是Alloy88材料，是一种申请了专利技术的特殊材料。当叶片转子与传统的优质钢定子共同配套使用时，它不会产生粘连，噪音低。
　　这种具有专利技术的合金材料允许在转子和定子之间的配合间隙尽可能小，从转子泵设计技术的角度上减少了稀薄介质输送时的泵内泄漏，保证了无脉动的流体介质输出。大容量的压出腔和较低的转子转速，可保证连续地、无滞止地输出各种介质。这种泵可以输送的介质粘度范围为1～1000000mPas，该泵在德语地区国家的销售和销售服务由Bran Luebbe公司负责。
　　一般来讲，一同销售的还有泵的驱动系统。根据泵的使用方式，转速和扭矩要求，可以为转子泵匹配不同的驱动装置。各种动力系统-从简单的没有转速调节、没有流量调节的驱动电机到复杂的、带数字控制调节的转子泵控制装置，都由Bran Luebbe公司负责配套。典型的转子泵驱动功率为0.55~1.5kw的电机，个别特殊的转子泵的驱动功率可达45kw。
　　转子泵驱动系统的选择受到安装空间大小和所需的安全防护等级的影响。Bran Luebbe公司的电机配套厂家Nord公司可提供IP55或IP65防护等级的电机。以及符合Atex标准要求的驱动系统。部分转子泵采用的是简单的直齿轮驱动电机，电机采用地脚螺钉固定。Nord公司也可提供电机-变速器一体的驱动系统，所有的支承轴承均安装在一个壳体内，没有连接法兰，没有扭矩应力和横向应力，运转非常平稳，所需的维护保养也少，使用寿命长。Bran Luebbe公司为转子泵配备了扭矩为50～20000Nm的变速器。对于高粘度的输出介质，驱动系统的启动转速可为8转/分，工作转速为600转/分。
　　当转子泵的应用范围较宽时，可配备比例调节器。这种带有比例调节功能的转子泵，具有很好的工作可靠性、适应性和使用舒适性。例如完全集成的驱动系统，TrioSK300E就是一种将驱动电机与变频器集于一体的整体驱动系统。它不仅适用于分散式控制驱动应用场合，而且也可适用于手动转速调节的使用场合。位于变频器上方端面的操作面板，大大的方便了用户的使用操作。在许多应用场合中，利用这一操作控制面板可以方便地调节驱动系统的转向和转速，使转子泵的功能、流量、与整个系统的机械性能最佳地匹配。
　　电子铭牌
　　Trio驱动装置的集成化结构形式，有电磁屏蔽防护的电机导线，等等措施使它满足了EMV标准的要求，变频器的工作温度范围为-10℃～50℃，并有着良好的电机过热保护功能。其基本型的配置中包括有制动器和电源滤波器，启动扭矩可达工作扭矩的400%，五秒内短时间过载可达200%，这些指标使得该驱动系统成为一种非常坚实的驱动系统。另外，它的机械敏感性很低，对电网干扰不敏感。例如对电网电压降，对温度的极具变化，都不敏感。如果必须对变频系统进行更换时，则整个系统的驱动参数保持不变，就好像通过“电子铭牌”把这些工作参数保存到了电机里一样，人们只要接上一个新的变频器，就可以直接读入各项驱动参数，马上投入工作。
　　在运转中转换工作参数
　　如果Trios驱动装置本身不能满足用户特殊的性能要求时，可利用NordacSK700E的电子调节器来进行补充、和性能的改进。它可以保存四组转子泵的工作特性参数，可以在线进行参数转换，调节和选择。可以快速地实现设备在不同介质，不同输出量和不同生产流程要求之间的工作转换。
　　对于一些特殊的转子泵工作调节要求，例如压力调节，可使用SK700E的测量功能和PID调节功能，压力值的数据采集由压力调节器的压力传感器经过模拟信号输入端(0～10V，0/4～20mA)直接得到。集成在变频系统内部的PID调节器将按照接收到的数据对调节控制回路进行调节，从而可以在转子泵工作的同时，改变转子泵的工作参数。如果用户选购了编码反馈技术和定位控制技术，则可利用这些新的控制调节技术实现高要求的定量输送任务。在连续运行的流程生产过程中，可以实现例如转子泵工作参数的转换，压力实际值的匹配，直接利用调节的输入、输出接口进行调节，以及通过局部总线进行工作参数的优化。利用局部网络总线系统，可以实现上一级控制系统对转子泵的控制，参数赋值，转子泵工作状态的查询以及故障诊断与维修服务的功能。


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