浅谈电磁隔膜计量泵系统的研究与设计

郑士参

摘 要 电磁隔膜计量泵作为常见往复泵，近几年广泛在食品、工业、制药等领域内应用，并且也得到了生产企业的高度关注。我国在对计量泵分析研究内，研究时间相对较短，计量泵仅仅被看成企业产生建设内中产品类别。正是由于计量泵后期分析研究没有得到应有重视，造成我国计量泵在类别及控制形式等方面和发达国家之间还存在显著差距。

关键词 电磁隔膜计量泵;有限元分析;工作原理

前言

社会生产力在不断提升内，生活水平显著提升，计量泵也开始在各种领域内广泛应用。但是泵流量调节主要通过转变柱塞冲程流程所实现，因此这种传动机构结构相对烦琐，设备体积庞大，经常出现泄漏及损失等问题，这也对计量泵应用造成严重影响。

1电磁隔膜计量泵

现阶段，计量泵主要分为三种类别，分别为电磁驱动计量泵、机械驱动隔膜计量泵及机械驱动柱塞计量泵。电磁隔膜计量泵主要由三部分构成，分别为电磁驱动机、驱动电源及液力端。例如美国米頓罗公司所生产的电磁隔膜计量泵，直接借助通电螺线管线管线圈所产生的电磁力，保证驱动柱塞可以开展反复运动。电磁隔膜计量泵采取这种驱动形式，机械结构可以得到有效简化，机械能源消耗数量显著增加，振动噪声有效减小，同时可以有效解决现阶段计量泵在应用内所存在的问题，简化计量泵结构，方便后期维护及养护。进而，近几年，计量泵生产厂家对电磁隔膜计量泵关注度显著提升，高精密计量行业进入到快速发展阶段[1]。

2电磁隔膜计量泵工作原理

电磁隔膜计量泵设备核心为电磁驱动装置，主要是按照输入电源信号所发生的变化，产生针对性电磁吸力，保证驱动结构柱塞可以反复运动。

电磁驱动机构内部所具有的励磁线圈在通电运输之后，电磁驱动机构内部会产生电磁场，地铁及泵外壳在磁场作用之下会产生电磁回路。电磁隔膜计量泵在排除内，磁感应强度不断提升，在电磁力作用之下，地铁会受到电磁力吸合，柱塞在推动力带动之下，产生一定数量液压油，通过液压油促进隔膜运行。隔膜及柱塞在相互吸合之后，也就完成液压油排除整个流程。计量泵电源在断开之后，在弹簧弹力作用之下，动铁恢复到原有运行位置，推动柱塞向右侧运动[2]。

3电磁隔膜计量泵控制系统设计

3.1 控制系统结构

机电一体化在快速发展内，尤其是单片机技术的产生及成熟，为机电一体化发展提供技术保证。单片机性价比较高，并且具有较高集成度，可以广泛在数据采集及工业控制领域内应用。单片机在机械设备内应用，可以有效提升机械设备自动化水平，提升机械设备技术含量，有效推动产品更新换地。电磁隔膜计量泵在化工及机械内应用，属于一种特殊计量泵类别。在正常情况之下，电磁隔膜计量泵运行环境相对复杂，同时有关流量调节基本上借助人工操作实现，这种调节形式相对比较费时费力，调节稳定性及精确度无法满足电磁隔膜计量泵运行实际要求。所以，单片机技术在电磁隔膜计量泵内应用，可以有效提升计量泵流量控制精确度。根据研究人员所总结出经验，电磁隔膜计量泵控制系统在设计内，主要具有两种设计手段及理念。

3.2 控制系统性能指标

按照电磁隔膜计量泵控制系统设计实际要求，电磁隔膜计量泵控制器在运行内，需要具有一定功能呢，分别为：电压自动补偿、保护装置、自动给定电流及显示。其中保护装置主要对三方面内容保护，分别为过电流保护、欠电压保护及过电压保护。

3.3 PWM控制稳压原理

（1）PWM控制原理

PWM控制主要表示开关频率固定情况下，借助转变占空比形式，提升对输出电压控制的性能。换句话说，PWM控制实际上接受调解脉冲宽度，了解所需要的波形。

（2）PWM控制稳压分析

按照电磁隔膜计量泵控制系统技术实际要求，交流电源波动范围基本上控制在110%左右，电磁隔膜计量泵系统电压稳定性也可以得到显著提升。按照排PWM脉冲调制原理可知，外电源电压有效数值控制在180v左右，直流电压输出稳定性可以提升5%，保证主电路开关管真正实现全导运输。

3.4 电源主电路设计

交流电网在不经过控整电路所提供的直流电源情况下，保证全波不控整流可以顺利输出。假设power驱动信号占空比通过a表示，就可以对电源主电路输出端电压进行计算。

按照上文所提出的PWM控制稳压分析结果显示，一旦确定控制电压信号之后，开关器件就应该为全控型功率器件，电源主电路在运行内，交流电源电压可以控制在有效值合理范围内，电磁隔膜计量泵线圈两端电压稳定性也可以显著提升。

3.5 控制系统设计

控制电路在进行设计内，主要是通过控制策略实现控制信号，生成整合控制信号，构建复合实际要求控制极信号，全面完成电能转变及控制功能。由此可以发现，控制电路最为重要组成部分为变换电路，电磁隔膜计量泵控制系统电路设计质量，将直接影响变换电路运行性能，提升变换电路负载工作运行稳定性。

控制电路主要由两部分构成，分别为单片集成块及分立元件。近几年，电子技术快速发展成熟内，已经构建集成式PWM控制器。集成式PWM控制器在运行内，仅仅需要少量外部链接元件，可以有效简化控制电路设计计算流程，相关元器件数量及连线也可以有效减少，减少电磁隔膜计量泵控制系统内所具有的焊点，变换电路运行稳定性显著提升。

3.6 控制电路性能仿真分析结果

驱动电路在完成设计流程之后，需要借助电路专用仿真性软件，模拟驱动电路整个工作流程，发现驱动电路内所存在的问题，提升参数合理性。驱动电路交流电压为220v情况下，了解控制系统稳压情况。按照仿真结果显示可知，控制系统运行效果可以有效满足稳压实际要求，同时保证稳压性能指标符合电磁隔膜计量泵有关要求。电磁隔膜计量泵在达到稳压状态下之前，电压可以在短时间内输出零电压，主要原因是由于驱动电路运行容易受到滤波电容约束[3]。

4结束语

为了能够对电磁隔膜计量泵系统深入了解，本文对电磁隔膜计量泵进行了相对全面了解，并且获取一定结论。电磁隔膜计量泵在实际应用内，可以有效提升计量泵运行精确度。

参考文献

[1] 王朝阳，连超燕，方建土.先导式电磁隔膜阀的设计[J].阀门，2015 （6）：7-8，19.

[2] 梁璞玉.浅析某型舰用高压空压机排污装置的设计与计算[J].压缩机技术，2015（6）：39-43.

[3] 佚名.脉动式自动加药机——数控计量泵[J].湖南有色金属，2015 （1）：91.