氣動雙隔膜泵（AODD泵）應用廣泛且用途多樣。此外，鑒于控制技術的新進展以及可實現的節能效果，它們通常也是降低壓縮空氣需求的佳選。

一款各方面表現都很出色的泵

工廠里已經安裝了氣動隔膜泵（AODD泵）并不罕見，因為這些泵很可能是設備供應商作為整套設備的一部分運送到工廠的，或者是之前有人選定的。無論這些泵是如何運到工廠的，它們在各個行業被廣泛應用的原因有很多。

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行特性。具體來說，它們：

· 可設計用于處理腐蝕性強的化學或物理產品。

· 對空轉的敏感性相對較低，不會發生災難性故障。

· 通常可以很快修復。

· 只要壓力可用且沖程/分鐘吞吐量可接受，即可自動調節以應對顯著的頭部壓力增加。

總而言之，這是一種“容錯性很高的設計”。然而，壓縮空氣的使用管理需要對氣動隔膜泵進行監測和控制。

典型的壓縮空氣泵和電動泵數據

表1

此表顯示的是一款通用的 2 英寸氣動隔膜泵，其流量為90 至120 scfm，平均入口壓力為95 psig。然而，除了流量計之外，能準確識別壓縮空氣使用量的方法是計算循環次數。

如果氣動隔膜泵不受控制，將會發生多種情況。大多數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程壓力升高，在相同的入口壓力下，每分鐘沖程數（即壓縮空氣消耗量）會下降。如果粘度降低，壓縮空氣消耗量則會增加。

· 隨著每分鐘沖程數從 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用泵，監測這些參數將有助于優化空氣需求。

圖 1

AODD泵控制至關重要

雖然所有壓縮空氣操作的設備都應該受到控制，但對于氣動隔膜泵來說，這一點尤其重要。

氣動隔膜泵（AODD泵）是一種往復式容積泵。泵送介質的容納區域由進出液歧管和兩個液室組成。氣閥交替地將壓縮空氣導入兩個液室的隔膜后方。在此循環過程中，待泵送的流體從進出液歧管吸入一個液室，同時，相應的流體通過出液歧管從另一個液室排出。

氣動隔膜泵具有諸多優勢。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，并且可以空轉或無動力運行而不會損壞泵。此外，它們可以輸送多種介質，從廢水到更粘稠的物質，例如泥漿甚至水泥。然而，如何自動控制壓縮空氣的使用一直是一個難題。

利用進氣壓力控制

控制壓縮空氣使用量的一種方法是控制氣動隔膜泵的入口壓力。泵是否大部分時間都以盡可能低的壓力運行？壓力越高，壓縮空氣的消耗量就越大。設定固定壓力通常效果有限，因為產品粘度或短期內對更高壓力的需求等情況可能會發生變化，這可能需要不斷調整。

循環（沖程/分鐘）控制可能是目前有效的優化器。它能將循環速度控制在低且合適的水平，以確保產品輸送線滿負荷運轉，同時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節器、手動控制等方法來測試這種方法。然而，該方法的一個主要缺點始終是泵效率。隨著循環次數的減少，泵效率往往會降低，而且當工況發生變化時，效率低下的情況可能會更加嚴重。

為了解決這個問題，一些制造商對泵內部的空氣分配系統進行了改進。這樣，操作人員可以通過調整入口通道尺寸，直至流量達到可接受的水平，從而在現有壓力下優化性能。實踐證明，在可行的情況下，這種解決方案是有效的。

考慮使用電動泵以實現節能

選擇氣動隔膜泵 (AODD) 的原因有很多，其中之一是其整體結構簡單。另一個原因是無需為任何泵提供電力。此外，它們還能承受惡劣的、骯臟的環境。然而，為了在現在或將來節省壓縮空氣成本，也不要忽視電動泵，包括隔膜泵。

如前圖所示，一臺2英寸氣動隔膜泵在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，一臺電動泵的功率消耗在3-5 hp之間。如果凈功率節省平均為21 hp，那么在上述條件下，使用電動泵代替壓縮空氣泵每年可節省7,920美元（x 0.746/0.10 = 16.5kW x 0.06美元/千瓦時 x 8000小時/年）。

但需要注意的是：隨著揚程壓力的增加，電動泵所需的輸入能量也會增加。壓縮空氣泵的沖程/分鐘數會隨著壓力的升高而下降，只要工廠內的壓縮空氣壓力“足夠高”，沖程/分鐘數就會持續降低。

為了解決這個問題，需要進行充分的數據輸入并開展產品評估。在揚程條件和可接受的沖程/分鐘范圍內，壓縮空氣驅動泵實際上可能更具成本效益。

圖 2

間歇泵送與連續泵送

泵持續運轉是因為它能做到嗎？是的，這就是氣動隔膜泵的優勢所在。即使空轉，它也能繼續運行，并在收到物料時繼續泵送。然而，隨著負載下降，每分鐘沖程數會增加，因此“高耗氣量”出現在空載時。這一點常常被忽略。

下圖3比較了典型間歇式泵送系統和連續式泵送系統的年度電能運行成本。預計的節能幅度非常保守。

年度批次作業成本主要受以下因素影響：

· 批次泵始終滿負荷運行（在沒有控制的情況下，壓縮空氣需求量低）。

· 如圖所示，根據實際工廠壓縮空氣系統評估，間歇泵僅在 10% 的時間內運行。當不需要泵運行時，液位開關會跳閘并切斷泵的壓縮空氣供應。

圖 3

使用一臺2英寸氣動隔膜泵，連續運行，平均需求量為80scfm，間歇運行流量也為80 scfm，不進行間歇控制時，年成本約為8000美元；進行間歇控制后，年成本約為800美元。這是根據每年8000小時的運行時間計算得出的，年電費為0.06美元/千瓦時。

如果能夠實施，控制批次泵的運行總能帶來節能效益。在假設沒有預算改造系統之前，務必了解可回收能源成本的真實情況。

利用壓力調節器控制效率

重要的是要認識到，在任何氣動泵的運行中，對入口壓力和循環的監測與控制對于壓縮空氣的使用管理至關重要。總而言之，在我們壓縮空氣系統審核中發現的氣動隔膜泵中，有 80% 到85% 都處于未受控狀態。

近年來，市面上出現了多種基于壓力調節器的氣動隔膜噴槍（AODD）循環/行程控制系統，這些系統已被證明非常有效。大多數系統采用特殊的大流量、高速（開啟/關閉時間均為35毫秒）氣動先導式噴槍閥。

該分配閥由壓力調節器控制，壓力調節器分析沖程頻率和流量特性，以確定合適的低循環速率，從而優化吞吐量。一旦確定，它會在沖程期間關閉氣源，利用產品流動和泵的慣性完成沖程，無需額外氣流，然后再次打開。

其結果是產品流暢輸送，無氣泡或空隙。泵的行程會在適當的位置停止，泵不會像不受控制的泵那樣與泵殼發生碰撞。這延長了泵的使用壽命，降低了維護成本。

如果產品粘度發生變化，壓力調節器會運行幾個循環，然后自行調整。它還可以配備自動斷氣功能，當沒有產品存在時會自動切斷空氣。

如下表所示，幾個關鍵點顯而易見：

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

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

采用壓力調節器循環/行程控制的表格化測試數據

表2

這些壓力調節器控制系統利用現代電子技術，成功解決了以往壓縮空氣入口控制和泵效率低下的問題。它們適用于大多數應用，從1?英寸級氣動隔膜泵（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，可以通過適當的電源安裝在 AODD 泵的入口管路上。

圖 4

多年來，我們在審核氣動隔膜泵（AODD）工業應用的過程中，發現80%至85%的運行中存在有效降低壓縮空氣消耗的機會。其中許多機會都源于常識——例如，泵送速度不要超過生產所需；不要使入口壓力過高；不要讓泵空轉等等。

然而，壓力調節器的出現，使得在保持高效泵的同時實現快速響應的控制成為可能，這為降低壓縮空氣消耗和運行能耗成本開辟了更多機遇。雖然它們可能并非適用于所有尺寸、類型和應用，但或許應該經常考慮和評估這些方案。

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