為什麼在使用定量泵時還需要流量計?

傳統觀念認為,定量泵具有高精度,因為已知的泵頭位移會在已知時間內輸送已知體積,從而得到流量。然而,實際上它很難達到高精度。
10-15%的偏差被視為正常,在某些特定情況下,定量泵甚至可能偏差超過 50%。這類不準確性主要源於多變的製程條件,例如:

  • 溫度變化
  • 背壓變化
  • 氣體滯留
  • 零件磨損

這些因素都可能導致泵頭位移所預期輸送體積的偏差。當這些因素相互疊加時,可能造成顯著的測量誤差,導致流量不準確且重複性差。

如何提升定量泵的精度與重複性?

方案1) 在定量泵與製程之間加裝流量計

透過在定量泵與製程之間加裝流量計,可以利用流量計的資訊來調整泵浦的運轉速度。傳統上,這通常透過類比輸出訊號(4…20 mA)來控制。另一種方式是將流量計的訊號傳送至獨立控制器,該控制器會將實際流量訊號與目標流量進行比較,並由電子控制器調整定量泵的速度,以達到所需的劑量或流量。
採用此解決方案能減輕原始方案中的問題,但同時也產生其他缺點:

  • 由於控制器內的訊號濾波導致控制迴路反應緩慢
  • 額外元件增加系統複雜度
  • 額外增加流量計與獨立控制器的成本

 

搭配流量計的 PID 控制器

搭配流量計的 PID 控制器

整合式 PID 控制器

整合式 PID 控制器

方案2)採用具備內建 PID 控制的流量計進行直接流量測量

另一種解決方案是採用具備內建 PID 控制的獨立液體流量計,該流量計可直接驅動泵浦,以達到所需的劑量或流量。使用此方案時,無需將定量泵納入控制系統,只需將設定值傳送給質量流量計,它就能驅動泵浦,達成目標劑量或流量。此方案能帶來多項優勢,例如:

  • 精準的流量控制
  • 質量流量定量不受液體性質、溫度、壓力及零件磨損影響,相較於僅使用泵浦的體積定量更加穩定
  • 精確輸送,減輕泵浦常見問題
  • 低流量警示功能,避免設備空轉
  • 基於泵浦長期性能的預防性維護

在哪些應用中可以使用搭配流量計的定量泵?

在所有定量泵性能至關重要的應用中applications 我們建議加裝額外的流量計。特別是在將液體分裝至容器或瓶子,或注入製程主流的過程中。這樣做能帶來多項優勢:高精度、重複性、可追溯性、文件化確定性、減少浪費、進階數據分析、免重新校正,以及節省泵浦成本。
在化學實驗室、食品試驗工廠,甚至家用化學品(如洗劑與清潔產品)的製程中,加裝流量計於定量泵是非常適用的方案。

柏朗豪斯特生產的科氏力流量計

一般而言,液體的品質檢測通常僅隨機抽驗少部分劑量,以確保整體符合標準。若使用流量計來控制液體定量,您可以達到高達 100% 的品質檢測覆蓋率,同時減少人為因素影響。

添加劑或功能性化學品通常價格昂貴,並對製程結果有重大影響。若能顯著改善此製程,將帶來高效能成果並減少浪費。這在許多應用中都是極大優勢,無論是從時間或成本方面考量皆是如此。

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