盐酸、氢氧化钠、次氯酸钠、硫酸等化学品在许多行业都有应用。在泵出现故障时，这些化学品添加的中断都可能使生产过程中断。

　　在为生产工艺的核心选择机械泵，进行腐蚀性化学品的计量时，工程师们需要寻找同时满足下列三个要求的泵：

　　◆能够承受化学品腐蚀且运转稳定的泵。

　　◆能够进行精确计量的泵，用最少的化学品获得最大的产量。

　　◆能够快速且方便维护和运转的泵。

　　工艺工程师越来越多地采用蠕动泵来解决这三个问题，同时降低生命周期成本，提高工艺效率。

蠕动泵工作原理

　　据说，蠕动泵是全球发展最快的一种技术，在化学品计量方面正取代复杂且维护频繁的其他正排量泵。酸、碱和溶剂侵蚀着隔膜泵和单螺杆泵（最常用的两种正排量泵）的阀门、密封、转子和运动部件，从而导致泵的破坏，引起停机，增加生命周期成本。

　　相反，蠕动泵的工作原理可以降低这些成本。蠕动泵是没有阀门的，不会泄漏，在产品线上没有机械部件。流体仅仅与软管内壁或管道相接触，而管子的成本是很低的，且维护少，非常耐用。

　　在生理学中，“蠕动”是指管状器官（例如喉管和食道）周围的肌肉交替收缩和放松，从而推动内部流体的流动。蠕动泵的运转原理非常简单。一段软管或管子沿着固定的泵壳放置，并由辊子或突块（软管泵）（见图4）从外面压缩。当辊子或突块沿着管子的外部运动时，流体就被推向出口；而突块后面的软管或管子恢复原形时，就将更多的流体吸入泵中。

　　泵的核心是软管或管子，它们可用不同的弹性体材料制成，可具有较长的使用寿命，并且耐浓酸、浓碱和溶剂的腐蚀。蠕动泵“湿端”的简单性与隔膜泵的复杂性正好相反，隔膜泵的泵壳、隔膜、球阀和密封材料必须经过谨慎选择，以防止泵在腐蚀性液体的侵蚀下出现故障。

精确计量

　　正排量泵通常用于计量或添加精确数量的化学品。对于蠕动泵，流量与转速成正比，一直完全密封着的软管或管子使泵不断做正排量运动，防止逆流造成的流量降低。蠕动泵没有止回阀，也就消除了造成计量不准确的根源，因此不会发生汽锁现象。

　　隔膜泵内有阀门，也就有可能发生卡住、堵塞（因为阀球或阀座的腐蚀），引起流量变化，从而破坏最终产品的一致性或导致产品质量的差异。另外，能够产生气体的化学品（例如次氯酸钠）可能会导致隔膜泵的汽锁，完全阻止流体的通过。

　　蠕动泵的调节比（最大流量/最小流量）或流量范围是其他泵无法比拟的。通过简单地控制转子速度，高质量蠕动泵的调节比可以达到2000:1。通过配备不同尺寸的管子，调节比可以扩大到100万。隔膜泵在常规控制器的控制下通常只能达到20 ：1的转速比。虽然隔膜的冲程长度可以调节，从而增大调节比，但短冲程情况下计量精度会大大下降。在需要大的流量范围时，通常要用两三台或更多台隔膜泵来控制流量，而这通过一台蠕动泵就可以解决了。

生命周期成本

　　蠕动泵的初始投资成本可能略高于其他正排量泵，但其他泵的相关辅助设备、安装、维护和备件成本可能非常大，就生命周期成本而言，蠕动泵更胜一筹。

　　在蠕动泵中，管子或软管是唯一的湿部件，几乎无需维护，也没有需要替换的昂贵的密封，没有会发生堵塞的止回阀，也没有会发生磨损的转子或定子。当然，软管或管子需要定期更换。即便如此，在软管疲劳失效前，工业级蠕动泵可实现数千小时的可靠运转。而更换软管的过程花费的时间还不到1小时，某些情况下只需要几分钟。此外，无需任何特殊工具，软管就可以快速安全的换好。

　　这比隔膜泵或单螺杆泵所需的4-6小时的修复时间要少得多，这还不包括它们在移动、转移和重新安装时所占用的额外时间。相比隔膜泵或单螺杆泵的修复，软管的成本是非常低的，后者的湿端替换部件（例如球阀、转子和定子）可以占到泵的初始采购成本的75%。

　　蠕动泵不需要安装辅助设备。隔膜泵需要背压阀和排气阀来保证内部止回阀的正确运转。单螺杆泵通常需要双机械密封、冲洗系统、干运转保护和内置止回阀。而使用蠕动泵，这些辅助元件的成本都可以免除了。

　　工艺控制的需要和化学相容性通常使蠕动泵的成本低于其他正排量泵。例如，当单螺杆泵只能采用昂贵的金属来达到耐腐蚀性要求时，其价格可能会呈指数增长。

　　许多正排量泵需要额外购买独立的控制板或变频器，以实现可变的流量计量。如果需要增大流量范围，成本和复杂性也会增加。但是，蠕动泵本身就具有高流量范围、闭环转速控制能力以及可连接到DCS, SCADA和PROFIBUS系统的可扩展I/O接口（图7）。

　　谐波失真是全世界所面临的一个难题，它所造成的影响是电力公司和电力用户最担心的。快速增多的电子和电力设备（例如蓄电池、计算机、通讯设备和荧光灯）所产生的谐波干扰着供电网络。变频器也会产生谐波，这是高耗电量的泵送过程所面临的重要问题。

　　变频器制造商一直在努力减少变频器所导致的谐波失真的程度。传统的方法是为驱动器安装额外的组件——电抗器、无源滤波器或多相整流器——以减少变频器的总谐波失真（THD）。利用这些组件都能够或多或少的减少谐波。

　　电抗器现在是大多变频器的标准配置，可以将目前的总谐波失真降低至30-40%，但对于低于30%的总谐波失真无能为力。

　　采用外部组件降低谐波时，每增加一个组件都会增加成本和系统的复杂度，增加变频器的能耗，还可能会成为潜在的故障源。至关重要的是，将谐波减少至7%左右通常并不能满足标准，也不能永久地保护敏感设备免受损坏。

　　多相整流技术需要额外的移相变压器和一个以上的驱动整流器，这需要更多的电缆，会增加系统的复杂程度以及成本。而且这种变压器的制造比较困难，因为它们不是简单的输配设备。一台12相的输入整流器可以将总谐波失真控制在8-12%，一台18相的输入整流器则可以将总谐波失真降低至5-8%。

无谐波缓解系统的泵系统可能会导致供电网出现较高的总谐波失真（THD）

　　无源滤波器通常可以将总谐波失真减少至6-8%，但需要在驱动器外围连接额外的组件（滤波器）。这可能会导致变频器、滤波器和其他组件之间出现质量或兼容性问题。因此它们通常与备用电源不兼容。

　　以上解决方案在某种程度上都要依赖外部的组件来减少谐波。每增加一个组件都会增加成本和系统的复杂度，增加变频器的能耗，还可能会成为潜在的故障源。至关重要的是，将谐波减少至7%左右通常并不能满足标准，也不能永久地保护敏感设备免受损坏。

低谐波驱动器

　　ABB开发了一系列低谐波变频器来解决现有驱动设备在降低谐波失真方面所出现的问题。

　　ABB公司表示，这种驱动器能够将谐波减少至前所未有的程度，而且无需外部设备。它们还可以将泵的能耗减少50%或更多。低谐波失真变频器可以满足最严格的谐波标准，例如EN 61000-3-12、IEEE519和G5/4-1。

　　低谐波变频器是ABB工业驱动器的一个类别，在全世界的工业领域已经应用了100多万台。这种变频器不需要外部滤波器、多相整流器或其他额外的谐波减少设备，从而减少了组件的数量、复杂程度和线缆，以及变频器的维护需求、能耗和生命周期成本。

　　低谐波变频器不需要额外的谐波减少设备，从而减少了组件的数量、复杂程度和线缆，以及变频器的维护需求、能耗和生命周期成本。

ABB的低谐波变频器是安装在墙上的，功率范围5.5-110 kW。功率较大的变频器（5.5-2700 kW）可以采用电缆安装

　　这种变频器使用有源整流器消除低频谐波，用ICI（电感器、电容器、电感器）线性滤波器减少高频谐波。这可以将谐波电流失真减少至全负载状态下变流器额定电流的3-5%，低于其他方法。

　　这种变频器可以将所有运行条件下的功率因数控制在恒定值，补偿无功功率。它们甚至可以在电网发生故障时发挥作用，例如电压不稳、变压器不稳、电网谐波和供电中断。

　　将冷却的液化天然气（LNG）从管道输送到储罐中需要使用特殊的工艺设备，但是如果用于输送LNG泵的密封发生损坏，会很容易导致电子连接件的严重破坏。肖特（Schott）公司开发的新型玻璃-陶瓷密封可以实现严密的完全密封，不会发生气体的泄漏。

　　Schott的玻璃-金属贯穿件将液化气储罐中上泵的电源密封起来。

　　天然气的需求量正在增长，因此对适宜的天然气输送方式的需求也在增长。管道是非常昂贵的，而且经常要跨越一些政局不稳定的地区，供应商随时可能切断供应来源。这就促使生产商和消费国越来越倾向于采用轮船（油轮）来输送原材料。目前大约有270艘油轮行驶在世界各大洋上，2011年还可能会再增加130艘。在这些油轮中，有45艘来自卡塔尔（世界上最大的液化天然气生产国）。

油轮上的储罐

　　天然气在运输之前，首先被冷却至零下165℃，然后用泵输送至船上的储罐中。

　　因此，气体的存储量可以达到常温下的600倍。在输送过程中，液化气要承受高达150bar的高压。泵的底架和内部的电机都处于液化气之中，因此，必须很好地密封，特别是船的甲板和泵之间的电子连接件。为此，玻璃陶瓷专家Schott采用了一种称为压缩密封的密封技术。“将玻璃绝缘体和铜导体同时放在一个不锈钢外壳内，经过加热所有的元件就会熔融在一起。” Schott公司电子封装部门的技术经理Oliver Fritz博士说。

　　“当该组件冷却后，玻璃凝固，不锈钢外壳的收缩程度要大于玻璃（由于所用材料的热膨胀系数不同），因此玻璃绝缘体受到压缩，然后就得到一个密封的连接件。”他补充说。

严密的密封

　　冷却的液化气流过时，贯穿件的外壳会继续收缩，在玻璃上施加更大的压力，以确保其密封性。与通常所用的环氧树脂浆料不同，玻璃密封中的压力壁垒不含有任何有机成分，因此不会在严苛的温度环境下发生老化，降低密封性。此外，与采用金属陶瓷粘结的密封压力壁垒相比，玻璃贯穿件不会断裂。Schott在25年前为液化气行业生产了第一个玻璃/金属贯穿件。

强度测试

　　通到潜水泵上的穿通电导体是一个非常敏感的部件，必须确保玻璃密封件的密封性。

　　“某们可以提供各种满足欧洲ATEX标准和国际性的IEC标准的产品。” Schott公司大型贯穿件销售经理Ulrich Dirr说。

销售经理Ulrich Dirr和技术经理Oliver Fritz博士正在检查一个大型贯穿件

　　“在运输之前，每个液化气贯穿件都要经受1.5倍于最大设计压力的测试，然后采用氦质谱仪测定比重。电子强度和绝缘性经过测试后，要确保其在高达600伏的电压和600安培的电流下仍具有可靠的性能。”他补充说。

　　Schott电子封装部门还生产电子元件外壳以及能够为电子元件提供长期保护的其他部件，拥有金属/玻璃密封和金属/陶瓷密封、热感元件和各种先进的专业玻璃生产能力。 Schott已经收到一份日本公司的订单，为其液化天然气输送泵提供大型电子贯穿件。

　　高压电磁阀的检漏

　　对用于天然气加油站或者氢气等工业气体管道传输中用到的高压电磁阀产品进行漏率检测是一件非常具有挑战性的任务。为了确保氢气没有溢出阀门，这就要求有一个非常低的漏率去测试这个产品，其漏率要不大于1·10^-6 mbarl/sec。经过对比测试：这个漏率范围比某们能从水中看到冒泡逃出的空气的漏率(在水中肉眼能见空气泡沫的最大值约等于10^-3 mbarl/sec)还要低很多。

　　定制检漏系统之路

　　德国GSR阀门公司(GSRVentiltechnikGmbH&Co.KG)是一家专门从事研发与生产高压电磁阀的企业。普发真空(PfeifferVacuumGmbH)开发并生产了一套完整的氦气检漏系统。这套系统是为了配合GSR生产高压电磁阀定制的。高压电磁阀的工作压力一般在200-360bar之间。在某些情况下，这个工作压力可能更高。普发真空是非常乐于接受这样一个挑战，并且把这个项目作为某们的新的标杆。在项目设计阶段，某们很快就发现整套系统能够很好的满足GSR的要求。这也就意味着，在将来某们能够进行更广泛的合作中，测试更多不同的阀门。

　　这个项目有如下的技术要求：

　　阀门的压力在0.5-360bar之间。所有的测试要求在全自动的环境下完成。

　　可持续测量和自由选择测试气体浓度的测试气体回收系统。技术要求背景：如果一个阀门被填充了氦气，则随后持续充入的氦气将减少。大约180升的氦气会在一个压力在360bar和一个内在的阀容量在0.5升的一个单循环测试系统中被释放。由于该气体制作工艺复杂以及成本的问题，氦气是一种昂贵的测试气体。测试气体回收系统可以从经济和生态两方面带来更多的利益。并且循环再利用率可以达到95%以上。

　　为了确保校准的测试压力在360bar以上以及避免任何可能的压力峰值，就必须开发一个压力高达500bar的高压对比系统，其测试气体需要一个特殊装置的缓冲容器存放，以便逐步向下释放气体。n此外，还需要一个额外的功能阀测试系统：在氮气压力在100bar以上时，压力从阀门能流入大气。这个过程中流量的速度会达到音速的2.5倍，结果就是产生极大的噪音，这就必须需要一个特殊的静音装置。

　　成功的测试

　　经过数月的时间，某们开发了一套双腔体的检漏测试系统。这套系统可以用来测试压力大于360bar环境下的漏率，并且可测定的漏率高于10-6mbarl/sec。经过对比测试：1升的容器中的压力会升高到百万分之一毫巴每秒。

　　系统的设计

　　随着阀压到达一定压力，两个腔体中的一个腔体是在真空条件下第一个用来测试阀座内部泄露的。任何的泄露会被在阀门出口处检测，这样就能确保读出准确的阀门内部的漏率。

　　在第二个腔体里，所谓阀门的集成，漏率会在压力在360bar以上的环境下进行测试。这个就能读出在高压工作环境下整体阀门的漏率。

　　整体测试流程如下：检漏测试系统的操作员随同生产订单一同收到一份标签。随后他在可视化系统中输入订单号和不同型号的阀门进行测试。接着，他用手持扫描器读取标签。阀门正确的测试结果就会通过这串条形码读出，并且显示在中控器上。此外，测试的数据还会同步以传送到电脑上。

　　整个测试结果被记分和分类。所有测试的结果同时会集成到GSR的ERP系统上。这样就确保所有的测试数据可视实时被调取。

　　领先的技术

　　第一步先测量腔体中的背景信号，这个信号随后需要和一个相应的参考值对比。只有当信号校准好了之后，才会对高压电磁阀进行实际测量。

　　操作员会创建一个测试程序。比如，他们会设定在不同压力等级下，那种型号的阀会被放进哪个腔体进行测试，还有测试周期的时间。

　　当电磁阀被放在各自需要测试的腔体中后(取决于程序的设定)，通过控制按钮确认，并关闭腔体抽取真空。测试样本(电磁阀)会更具程序设定的路线自动去进行测试。此时氮气正好通过真空腔体，电磁阀在内部循环系统中入充氦气进行检漏。依靠普发SmartTest氦气检漏设备，能够准确的测算出阀门的漏率。测试完成后，氦气会通过循环系统进行回收，随后操作员会慢慢打开真空腔体，这时带有测试结果的阀门就完成了测试。

　　检漏系统对于GSR这样的中等规模的公司来说是一项十分具有意义的投资。因为这个项目能给GSR带来更高品质的产品以及其对自身精益求精的品质管理保证。即便漏率远低于在实际应用中要求的限制能被更可靠的证明。

　　对于未来的高新技术领域的兴趣

　　针对高端电磁阀，阀门领域，尤其是对精度要求极端苛刻的产品领域，检漏测试起到了非常关键的作用。GSR就是这样一家专门从事开发在氢气工业气体领域使用的阀门。这个领域的应用正在与日俱增，氢气，作为一种混合能源的重要组成部分，毫无疑问在今后几十年内将会逐渐扮演一个重要的角色去替代现有能源。但是氢分子非常小，很微小的缝隙就能导致氢气泄露。这就是为什么极高精度的漏率测试在生产应用于氢气工业气体行业的高质量阀门时会变得如此重要。这样的测试需要可靠的操作性，甚至要在压力高于900bar的情况下进行测试。普发真空和GSR的合作开创了这一系统的先例。

　　最近GSR公司部分工厂正在进行在工况条件下进行阀门检漏测试。这就意味离原先设想得开发新产品的可行性很接近了。同时GSR也装备了针对DIN EN ISO 15848-1口径的设备，不同型号的电磁阀也在用检漏仪进行检测。

太阳能天然发电厂

　　当谈到太阳能发电时，最先想到的往往是光伏系统。然而，高温太阳能热能作为令人关注的替代能源，正变得越来越受欢迎。在太阳能热电装置中，集热器系统会汇聚阳光并将其采集至一个吸收管上。这些发电装置往往不适用于在北欧离网安装，而常以完整的发电装置形式安装在合适的边界地区，因为只有直接辐射的阳光才能有效地汇聚。系统往往安装在阳光直射充足的地区，例如西班牙、加利福尼亚以及北非等地。

　　著名的沙漠科技计划(DESERTEC)项目无疑推广了这一技术。利用太阳能热电装置实现了在沙漠中发电，并将电能通过HVDC(高压直流输电)传输线路进行输送，损失极小，甚至是传输到非常偏远的用户。

技术原理

　　在抛物槽式太阳能热发电厂中，抛物面反射镜能将太阳辐射汇聚到吸收管内，也就是位于反射镜焦点处的接收器。热传导液如导热油或熔盐会穿过接收器(见图1)。

　　接收器串联在一起并将热传导液引至系统设备集热器的蒸汽轮机。设备中附加的集热器可以补偿太阳辐射的上下波动，同时还能保证夜间运行。一个带集热器的太阳能热电设备，可以使能源生产适应能耗和/或电网负荷。这种方式获取的热量经过热交换器引出，用于蒸汽轮机发电。

　　抛物槽技术已经过多年的测试和认可，其高效率、高可靠性以及相对较低的发电成本使之在市场中脱颖而出。

真空应用

　　真空对于电厂能效起着决定性作用：为了保证获得的热量不会丢失，必须对接收器(或收集器) 进行抽真空处理。

　　接收器由一根中空玻璃管和一根内部钢管构成。在温度发生变化时，这种灵活设计的管道能平衡玻璃和钢的不同热膨胀系数。在不限制太阳辐射的情况下，传热钢管必须进行保温处理。与保温壶的真空保温原理类似，接收器采用了阳光传输率高的特殊玻璃，并在两根管道上使用了特殊涂层，从而显著减少辐射及传送中的损耗。

　　接收器的制造商必须确保产品至少可以维持20年的隔热功能，以确保发电厂持续正常地运转。实际应用中，根据发电厂输出、设计以及串联的接收器数量，每一次接收器的更换都需要花费大量时间和金钱。

　　为产生接收器所需的真空环境，普发真空为客户提供了一系列的真空解决方案。经特别设计的涡轮分子泵组被用来抽空接收器的管道，其中不仅采用了最优化的真空技术，同时针对生产设施的要求，其结构也进行了专门的调整改进。

对真空度的要求

　　要对管道进行有效隔离保温，必须阻止对流产生的热传导。当空气作为传热介质被抽空时，热量损失不是来自对流，而是来自相对而言热量传输少得多的辐射。从物理角度来看，10^-3 mbar 以下的真空度状态能保证最佳隔热效应。因此，接收器在整个使用期间，必须维持在指定的压力水平。此外，必须尽可能地控制密封材料渗透及墙壁解吸或泄漏造成的气体进入。

　　单从技术上很难完全实现物理气密性。因此需要弄清楚的是，渗透率最高能达到多少，接收器传递状态中的压力必须低于保证值多少范围，从而能够在指定时间段内承受增压的情况。

　　最大允许漏率QL要求源于接收器设计的使用寿命、中空玻璃管内的最大允许增压[mbar]以及可利用体积：

　　但同时，能否达到合理的极限真空取决于接收器的几何结构，及从技术真空角度来说，非常狭窄的抽空用的泵出口连接管径的流阻。

　　高真空环境下的分子流状态延长了达到低压所需的抽气时间。接收器内达到的压力实际上可以对理论上获得的压力以及适合生产的允许周期进行补偿。由于漏率和极限真空的限制，有必要使用吸气剂材料，从而进一步限制气体的脱附并保持高真空状态。但从生产到使用结束，需始终维持接收器的隔离真空仍然是一个挑战。通过氦检漏仪可以检测出该气密性是否达到要求。

氦气应用原理

　　氦气是一种惰性气体，这意味着它不会与其他物质发生反应。检测结果明确，并可以进行复制。另外氦气也是一种无毒、非爆炸性气体，成本明确。它不影响操作人员的健康，作为天然空气的组成成分，它也不污染环境。

　　氦气分子量低，因此它可以穿过非常细小的裂缝，又因为速度快，可以很快检测出来。

　　质谱分析法是一种选择性的高灵敏度分析法。

测量方法

　　氦气是天然空气的一种组成成分，自然浓度为5 ppm。在高精度测量中，必须先排空检测件内空气中的残余氦气，以产生极低的本底信号。为了能精确检测出最大允许漏率，必须确保本底信号至少低于规定气密值5个点。

　　氦分子由质谱仪进行检测，同时针对该应用而特别设计的一款涡轮分子泵，被用来对质谱仪进行排空。因此当压力范围已低于1mbar 时，在精检模式下能高精度地检测到测试气体。

整体/局部检漏

　　接收器的气密性必须整体测定。在检测所有潜在漏点时，提供待检接收器运行的可靠证据显得至关重要。出于返修考虑，在定位渗透点时可以局部使用检漏仪。

　　检测方向应始终符合未来的使用需求。对于接收器来说，这是指大气压和玻璃管内抽空空间的压差。

　　接收器管道的缺点在于管道两端的玻璃金属接头。在整体检漏中，管道末端处使用了一个转接器来建立一个腔室，当中充满规定浓度的氦气。转接器必须是全自动应用于工业流程的，并且被用于指定的氦检气体应用中。由于该过程对压力和浓度都进行了规定，漏率检测必须符合DIN EN 1779标准。

　　接受器管子检测系统技术实施的难点在于适应基于生产的检测的周期时间，以及从真空角度上看的测试对象的复杂几何结构，以及对泵系统和测试条件的适应。此外，还必须考虑接收器材料检漏效果的灵敏度以及由于开关阀等引起的死区容积。

总结

　　在生产过程中进行接收器气密性检查是一项巨大的挑战。在将工业检漏系统整合到现代化生产线的设计规划中，只有全自动系统才能达到工艺一致性和可靠性要求。为达到高质量要求并获得有复验性的结果，国际真空机械人才招聘网认为必须考虑到复杂的物理参数。

　　普发真空提供系统所需的各类支持，包括信息咨询和相关规划服务，同时提供专业定制的氦检真空解决方案，并为单个生产流程提供完整的真空技术支持。