蠕动泵 选购知识
助您解决流体输送问题
本文曾刊登在《泵及泵系统》杂志上
简介
蠕动泵 最显著的优点就是将泵管当作泵室使用。流体只流经泵管而不会污染泵体，泵管也不会污染流体。清洁时只需更换泵管即可。这样可免去高成本的拆卸时间和维护时间。
蠕动泵可在下列行业中泵送流体：食品加工、制药、化工流程、实验研究、农业、及水处理。具体应用场合包括：分配、取样、计量、过滤、发酵（见图1）。总之，只要是流体，蠕动泵 就能泵送。在许多情况下，蠕动泵 是泵送具有磨蚀性或腐蚀性的流体的理想选择。
用好蠕动泵 的关键在于选好泵头、泵管和驱动器。特定的应用要求决定了选购泵产品时需考虑的功能。针对特定的需求，我们可提供不同类型及形状的泵头、泵管材质及泵管尺寸。不同的组合方式可应对不同的流体输送要求。
蠕动泵 原理
蠕动泵 的运行原理十分简单。其通过对泵管交替进行挤压和释放来泵送流体。
在两个辊子之间的一段泵管形成“枕”形流体。“枕”的体积取决于泵管的内径和转子的几何特征。流量取决于泵头的转速与“枕”的尺寸、转子每转一圈产生的“枕”的个数这三项参数之乘积。“枕”的尺寸一般为常量（泵送粘性特别大的流体时出外）。拿转子直径相同的泵相比较，产生较大“枕”体积的泵，其转子每转一圈所输送的流体体积也较大，但产生的脉动度也较大。这与膜阀的情形相似。而产生较小“枕”体积的泵，其转子每转一圈所输送的流体体积也较小；而且，快速、连续地形成的小“枕”使流体的流动较为平稳。这与齿轮泵的情形相似。
优点和限制因素
流体被隔离在泵管中、可快速更换泵管、流体可逆行、可以干运转等特点构成了蠕动泵的主要竞争优势。有关蠕动泵的全部优点，请参见表1。
其主要成限制因素为：使用寿命、化学相容性、流体压力。当选购泵管时，应考虑上述限制因素。
表 1:
蠕动泵的优点列表
1. 除泵管以外，流体不与泵的任何部件接触。
2. 无接缝，流体无处可渗漏。
3. 无须阀门。
4. 自灌能力(某些机型的抽吸压头达到30 英尺(8.8 米))
5. 可泵送液体、气体、固体、或多相混合体。
6. 从入口到出口可采用一条完整的泵管。
7. 有些泵管材质可承受高温消毒过程。
8. 用完后易清洗，节省了时间，消除了杂物或细菌聚集之所。
9. 快速更换产品----只需更换泵管即可----避免交叉感染。
10. 可在任意位置使用（对方向不敏感）。
11. 流量调节范围较大。
12. 有多种类型的泵管供选。.
13. 有多种类型的驱动器/电机供选。
14. 易维修。
15. 不需太多备用部件。
16. 可应用于多通道泵送场合。
主要市场/应用领域
·实验室研发
蠕动泵 在小体积流体分配和计量方面具有极好的可重复性。无阀门机型消除了流体常见的阻塞及虹吸现象。分体式泵系统可使同一个泵具有多种用途。实验室研发过程中常见的应用场合有：细胞组织输送、标本脱色、灌注、液体色谱分析、以及酸性或碱性溶液输送。
·制药
无污染和无腐蚀的泵管类型极受欢迎。符合USP VI级要求的泵管可承受高温消毒处理。有多种驱动器供选择，以用于于多种泵送场合。如：在媒质发酵过程中泵送营养剂或pH值调整剂；分配化妆液等。
·通用领域
蠕动泵 可在连续性泵送场合中工作，同时能及时发现并解决许多棘手的流体输送中出现的送问题。其可输送污水、悬浮固体、腐蚀性化学物质、及其它疑难流体，泵送流量可达45 升/分钟 (12加仑/分钟)。多款驱动器可用于条件恶劣的工厂环境。蠕动泵的自灌及干运转行能力可免除许多工业系统中的灾难性故障。部分常见用途有：燃料液、刻蚀用化学腐蚀液、印刷油墨、洗衣房化学溶液、研磨液、润滑液等的泵送。
·食品化工过程
许多现有泵管材料均能满足USP、 FDA、 NS、 及3A 的要求。顺畅输送粘性流体和细而软的微粒，及快捷的泵清洗过程这两条优点令其大受青睐。常见用途有：食品生产线上或单机中对果汁、酸奶、调味剂、糖浆及其它食品的分配。
针对特定使用要求制定方案
可针对用户对主要功能的要求为蠕动泵 量身定制应用方案。蠕动泵包括三大部件（泵头、泵管、驱动器），在大多数机型中，这些部件均可互换。为达到最佳的配置，可对每个部件逐一进行评估。 评估泵时，一定要弄清流体传输应用中的主要限制因素，如对流量、流体类型、使用寿命等指标的要求，以及压力、流体的粘度、微粒的表面尺寸、流体的剪切速率、以及最高脉动度等项指标。
泵头的选择
在许多应用场合，泵头的选择至关重要。泵头的正确使用可免除启动和运行过程中许多不必要的故障。下面是选择泵头功能时需考虑的因素：
·流量范围 对流量的要求决定了泵管的尺寸以及在特定用途中泵头的类型。
·泵头的材质 泵头材质应具有抗化学腐蚀性，轴承应有外壳保护，以应对具有腐蚀性的流体或恶劣的环境条件。带有高性能塑料外壳的泵头具有重量轻、抗化学腐蚀性强、价格较低等优点。
·辊子的数目 在给定尺寸的转子上的辊子减少，则流量增大；但脉动度也增大。而辊子增多，则脉动度则减小，分配精度增高；但流量减小，泵管使用寿命缩短。在一定时间内压过泵管的辊子数增加，泵管的真空性能及压力性能也随之提高。
·装拆容易
泵管的装拆方式可极大影响用户对泵的满意度。制药、食品供应、以及印刷过程都要求频繁更换泵管（如每班或每日更换一次）。为在清洗或换产品时节省时间，可使用易装型泵头，这样可节省昂贵的人工成本（见图2）。
·适配的泵管尺寸号
只能与一种泵管尺寸适配的泵头类型可发挥此尺寸的最佳性能(例如承受压力与真空的能力，挠曲屈服极限等)。而可与多种泵管尺寸适配的泵头则具有较平均的性能。这可使同一个泵头具有较大的泵送流量范围。
·固定或可调泵管锁闭程度
将泵管锁闭程度控制在多大程度才能使泵正常工作？固定锁闭型蠕动泵的优点是反复使用时表现最佳，以及操作人员的出错机会减少。在与精密型挤塑泵管配套使用时，可提供优异的可重复性能。
可调锁闭型蠕动泵可在自灌时调大泵管的锁闭程度，或在低压应用场合调小锁闭程度，以延长泵管的使用寿命。此方式还可达到流量微调的目的。这对多通道泵头的流量同步尤其有用。
·特殊泵头
可针对特殊市场需求提供独特的泵头构型，如，针对平稳输送要求、快速体积分配要求、长程泵送要求、或超强抗化学腐蚀要求的各种特殊泵头。
此类泵头能将某一项特殊功能的优势发挥到极致。例如，将两个脉动互补的流体通道组合在一起，可流体输送过程变得较为平稳；而使用PTFE泵管可获得超强抗化学腐蚀能力；将某个特殊泵管组与某个特殊泵头配套便可输送强化学腐蚀性流体或高纯度流体。
泵管的选择
选择合适的泵管与选择最佳的泵头同等重要。常规泵头可适配多种泵管尺寸。特殊泵通常需要异型泵管、带箍泵管组件或特殊接头。
见诸于市场的软管材料种类极为丰富，且价格变化幅度极大（见图3）。但只有少数可用作泵管材料。有些材料外观相似，但泵送性能则大相径庭。一条好的泵管应具有优良的抗拉及抗挤压性能。大多数泵制造商都提供多款经过测试验证的泵管。这些泵管材料具有稳定的挠曲屈服极限，可确保流量的稳定。
应根据应用需求及操作人员的偏好选择泵管材料。但需特别注意下列几项指标的满足：
·化学相容性
在为泵送腐蚀性流体选择蠕动泵时，关键是选择正确的泵管材料。选错泵管会导致险情，有可能毁坏设备及危及人身安全。请查询泵及泵管制造商所提供的每项用途的化学相容性表。使用新的或未标明级别的化学物质前须对泵进行实验。将一小段泵管浸入流体中。检查泵管尺寸、颜色、重量及强度的变化情况。可能的话，在拉伸使用泵管前，测试一下泵中的泵管。泵管受挤压期间产生挠曲，会将化学物质揉入管壁中，加速管材的老化解体。
·无污染性
在实验室研究、制药、生物技术产品生产等许多应用场合中，将流体隔离至关重要。已有大量研究论证了硅胶管及硅基材料不会与各种生物材料发生化学反应。还有其它种类的一些材料也具有此种性能，并且可达到USP Class VI 级要求。有些泵则采用了用惰性PTFE管材制成的泵管组件。
·注: 长时间运行后，管材中的一些微粒会分离出来掉入流体中。专家们将此称为“剥离现象”。 在有些应用场合中，可用肉眼观察到这类微粒。为尽可能减少剥离现象，应加大更换管道的频率。
·抗挠曲能力
不同管材承受辊子反复碾压的能力也各异。一般而言，特定的泵管尺寸、泵管材料、泵头类型、以及运转速度这几项参数的组合决定了泵管的使用寿命。泵管使用寿命，或在泵中的挠曲屈服极限是投入新应用前的首要考虑因素。如今，在系统中使用热塑性合成橡胶（TPE），泵管运行寿命超过500小时已是很寻常的事情。
在某一特定应用场合中，泵的性能是非常稳定的。挑选抗挠曲能较大的管材、采用较厚的管壁、及/或挑选较大的泵及使用较低的运转速度等均可最大限度地延长泵管的使用使命。
·清晰度
对于某些应用场合，为清晰了解灌泵或干运转等工作过程，能透过管道观察流体的运动情况是非常有价值的。但从另一方面讲，不透明管材则对一些光敏流体有好处。
·硬度计
管壁硬度对确定某一特定管道的泵送能力至关重要。泵管太软，则易破损；泵管太硬，则泵不能工作。可用硬度计（如Shore A等）来测定特定管材的物理性能。.
·流体压力
流体压力通常对泵管输送压力流体的能力形成制约。大多数蠕动泵采用无支撑管道。这类泵管的压力极限为2至3巴（30至45磅/平房英寸）。市场上一些较大型的泵则采用带支撑管道（带编织物强化层）。浸泡在润滑液中的泵管可承受高达15至20巴（300磅/平房英寸）的压力。
驱动器的选择
根据所需控制类型选择驱动电机。大多数泵制造商都在一定程度上考虑了泵头与驱动器之间的互换性。这在泵测试及各类研究的初期阶段尤显重要。
·固定转速驱动器
其代表最简单的流体输送方法。泵系统在整个运行期间可始终保持恒定的运转速度。有时也可通过更换泵管尺寸来改变流量。
·可变转速驱动器
在一些特别需要较大流量调节范围的应用场合，可考虑选用可变转速驱动器。在正确的时间段泵送正确的流量需要一定的技巧。可变转速驱动器通常可在最低与最高转速之间无级变速。电机转速、减速比、以及百分比速度调节是选择驱动器时需考虑的三个关键因素。驱动器的反转特性有助于在更换泵管前对抽吸管路的清洗。
·数字式显示屏
带微处理器的控制器提高了泵的运行水平。严格的管路控制及负载调节可保证流体的平稳输送。只需对您的泵系统进行简单的调校即可在数字式显示屏上显示流量及其它重要的设置指南。
·遥控
将泵集成进自动化系统中用于实验室或工业控制已显得日益重要。可控功能包括：启动或停机，反转、灌泵、分配或复制、速度等。可选择模拟控制接口（如直流电压、电流、或接触闭合），或选择数字控制接口（如RS-232）。
总结
蠕动泵在针对特定应用需求方面具有高度的适应性。新的开发成果正在不断扩大其应用范围及能力。
