Automatyzacja  dozowania  cieczy  obejmuje  m.in.  dwa  zagadnienia,  którymi  się  tutaj  zajmiemy:

  • odmierzanie  określonych  (zaprogramowanych)  porcji  cieczy;  wiąże  się  z  tym  mieszanie  cieczy,  czyli  odmierzanie  jednocześnie  (lub  kolejno)  określonych  porcji  kilku  składników;
  • regulacja  strumienia  cieczy  w  funkcji  jednego  lub  kilku  parametrów  obiektowych.

Dla  zautomatyzowania  dozowania  cieczy  niezbędne  są  urządzenia:

  1. przy  pomocy  których  możliwa  jest  regulacja  strumienia  cieczy;
  2. urządzenia  (przyrządy,  przetworniki)  pomiarowe;
  3.  urządzenia  sterujące.

 

 ad 1) Regulacja  strumienia  cieczy  realizowana  jest  m.in.  przez  zawory  regulacyjne  lub  różnego  rodzaju  pompy.  Regulacja  strumienia  cieczy  przez  pompę  realizowana  może  być  przez  zmianę  częstotliwości  napięcia  zasilającego  silnik  pompy.  Pompy  dozujące,  które  będą  nas  interesować  przede  wszystkim,  przystosowane  są  do  regulacji  wydajności  przez  zmianę  jednostkowej  objętości  (zmianę  skoku  nurnika  lub  wielkości  ugięcia  membrany).  Częstotliwość  suwów  jest  stała  i  optymalizowana  pod  kątem  prawidłowego  działania  zaworów  dla  określonych  rodzajów  cieczy.

Zmiana  częstotliwości  w  ograniczonym  zakresie  jest  możliwa.  W  ten  sposób  może  być  realizowana  regulacja  wydajności  wtedy  gdy  pompa  musi  być  zainstalowana  w  strefie  zagrożonej  wybuchem.  Urządzenie  sterujące  w  tym  przypadku  musi  być  zainstalowane  poza  strefą.

ad 2) Urządzenia  pomiarowe  z  punktu  widzenia  rozpatrywanych  tu  zagadnień  można  podzielić  na:

  • urządzenia  mierzące  objętość  lub  strumień  objętości  cieczy;
  • przetworniki  pomiarowe  parametrów  obiektowych,  od  których  ma  być  uzależniony  przepływ  cieczy.

Przyrządy  pomiarowe  w  prezentowanych  tu  układach  automatyzacji  dozowania  mogą  mieć  standardowe  wyjście  informacyjne  automatyki  tzn.  sygnał  prądowy  0 - 20 mA, 4   20 mA,  sygnał  napięciowy  0 - 5 V,  sygnał  impulsowy 0 - 24 V.  Informacja  może  być  też  przekazywana  interfejsem  szeregowym.

Pomiar  przepływu  cieczy  może  być  realizowany  standardowymi  przyrządami  czy  przetwornikami.  Może  być  on  jednak  realizowany  także  przez  zliczanie  obrotów  silnika  pompy  (nie  tylko  dozującej) - po  wyskalowaniu,  w  ustalonych  warunkach  hydrodynamicznych  i  z  ograniczoną,  jak  zwykle,  dokładnością.  Prezentowane  metody  automatyzacji  uwzględniają  także  wykorzystanie  wodomierza  jako  miernika  strumienia  cieczy.  Pompa  dozująca  jest  jednak  dla  nas  także  podstawowym  urządzeniem  pomiarowym  przepływu  cieczy.  Realizuje  ona  funkcję  regulacji  wielkości  przepływu  i  jednocześnie  pomiaru  tej  wielkości.

ad  3) Urządzenia  sterujące,  w  tym  programowany,  mikroprocesorowy  sterownik  SPD  będą  szczegółowo  omówione  w  dalszej  części  materiału.

POMPY  DOZUJĄCE

Jednym  ze  sposobów  uzyskania  określonego  przepływu  w jednostce czasu  lub  odmierzenia  porcji  cieczy  jest  zastosowanie  pomp  dozujących.  Pompy  dozujące można  podzielić  ze  względu  na  budowę  głowicy  dozującej  na:

  • tłokowe  (nurnikowe);
  • membranowe;

natomiast  ze  względu  na  rodzaj  napędu  na:

  • silnikowe;
  • elektromagnetyczne  impulsowe.

Oprócz  dokładnego odmierzania  przepływu  cieczy pompy dozujące odznaczają  się            możliwością  pokonania  znacznego  przeciwciśnienia.  Wydajność  pomp  dozujących w  znacznym  stopniu  niezależna  jest od  przeciwciśnienia.  Należy  zaznaczyć, że  elektromagnetyczne  pompy  impulsowe  znajdują  zastosowanie  w  niższych  zakresach  wydajności  (do  ok.  100  l/h) i przeciwciśnień. Szczegółowa charakterystyka pomp dozujących  zawarta  jest  w  materiałach  informacyjnych  FAPO  Pompy  Dozujące  Toruń. 

Istotną  cechą  większości pomp dozujących jest możliwość regulacji wydajności, praktycznie  od  0  do  100%.  Regulacja  polega  na zmianie wielkości  skoku nurnika (lub  ugięcia  membrany)  i  odbywa  się  ręcznie  lub  przy  pomocy  siłownika.  Regulacja poprzez  zmianę  wielkości  skoku  cechuje  się  liniowością  porównywalną  z  dokładnością  pompy - rzędu  1%.  W  niektórych  przypadkach  możliwa  jest  regulacja  wydajności poprzez zmianę częstotliwości  skoków nurnika, realizowana przy pomocy przemiennika  częstotliwości. W tym wypadku  należy  jednak  zwrócić  uwagę na: ograniczony zakres regulacji częstotliwości,   a   tym  samym  wydajności,  najczęściej  od  ok.  20%, nieliniową  zależność  wydajności  od  częstotliwości  spowodowaną m.in. zjawiskami  hydrodynamicznymi  oraz  możliwość  spadku  sprawności  przy  małych  wydajnościach.  Niemniej  są  sytuacje,  które uzasadniają  wybór  takiej metody regulacji wydajności.

AUTOMATYZACJA  DOZOWANIA

Możliwe   są   różne  stopnie  zautomatyzownia  procesu  dozowania:

  • automatyczne  załączanie  i  wyłączanie pompy z wydajnością ustawianą  ręcznie;
  • ręczna  (zdalna)  regulacja  wydajności  mająca  zastosowanie  wtedy,  gdy  pompa znajduje  się  w  miejscu  trudnodostępnym  lub  w  środowisku  szkodliwym  dla  człowieka.  Głowice  muszą  być  wyposażone  w  siłowniki  ESO,  a  funkcja realizowana jest  przez Sterownik Pomp Dozujących SPD;
  • odmierzanie  dawek  cieczy - pompa  wyposażona  jest  w  nadajnik  impulsów,  a  urządzenie  sterujące  zawiera  licznik  impulsów.  Po  załączeniu  licznik  zlicza  zaprogramowaną  liczbę  impulsów  i  następuje  automatyczne  wyłączenie  pompy.   Wielkość  dawki  cieczy  programowana  jest  w  litrach;  w  trakcie  kalibracji  ustalany   jest  współczynnik  przeliczeniowy  impulsów  na  litry.  Wartość  tego  współczynnika   może  być  skorygowana  jeżeli  zmienią  się  warunki  hydrodynamiczne,  zmieni  się   rodzaj  dozowanej  cieczy  czy  zostanie  wymieniona  głowica  dozująca.  Wszystkie   te  czynniki  mogą  mieć  wpływ  na  rzeczywistą  wydajność  pompy.

Załączanie  i  wyłączanie  może  odbywać  się  automatycznie;

  • odmierzanie   dawek  cieczy  z  dodatkowymi  funkcjami  np.  kontrola  czujników  poziomu  w  zbiorniku  magazynowym,  kontrola  temperatury  cieczy  dozowanej,  wybór różnych  receptur.  Wszystkie  te  funkcje  mogą  być  zrealizowane  przy  pomocy  SPD ; 
  • układy  sporządzania  mieszanin  składników  ciekłych. Wielogłowicowa  (do  4,  a  nawet  6  głowic)  pompa  dozująca  może  stanowić  podstawowe  urządzenie  układu  sporządzania  mieszaniny  z  4  (5,  6)  składników.  Tutaj  również   wydajność   głowic  może  być  nastawiana  ręcznie.Wyposażenie  głowic  w  siłowniki  umożliwia  automatyczną  realizację  różnych  receptur,   obliczanie,   kontrolę  i  wyświetlanie  składu  procentowego   mieszaniny.  
    Wyposażenie  pompy  w  nadajnik  impulsów  umożliwia  wytwarzanie  określonych  partii  mieszaniny.  Urządzeniem  sterującym  jest  SPD ;
  • układy  ciągłej,  automatycznej  regulacji  wydajności. Głowice  pompy wyposażone  są  w  siłowniki.  Sterownik  SPD  może  realizować  jedną  z  dwóch  podstawowych  funkcji:  nadążną,  stabilizacyjną  albo  kompensacyjną  (superpozycja  dwóch  pierwszych).  Wydajność  pompy  zależy  od  jednego  parametru  obiektowego  (dwóch  w  przypadku  kompensacyjnej)  np.  wielkości  przepływu w  rurociągu  głównym,  pH,  temperatury, ciśnienia, poziomu w zbiorniku,  strumienia  masy.