液压隔膜泵出力不足原因分析

2018-05-20李学厚

城市建设理论研究（电子版） 2018年31期

关键词：隔膜泵冲程隔膜

李学厚

三门核电有限公司浙江三门 317100

正文：

1.概述

在容积泵中，隔膜泵是其特殊的一种，其主要是依靠隔膜片的鼓动，将工作室容积进行改变，从而来将液体吸入以及排出。

传动部分以及隔膜泵头是组成隔膜泵的重要部分，作为驱动机构的隔膜片被传动装置来带动，传动形式有机械传动、液压传动和气压传动等，应用最为广泛的是液压传动。如图1所示为液压传动的隔膜泵，隔膜泵工作时，曲柄连杆机构在电动机的驱动下，带动柱塞做往复运动，柱塞的运动通过液缸内的液压流体（一般为油）传到隔膜，使隔膜来回鼓动。

图1 液压隔膜泵原理图

在工作时，泵头部分的工艺流体和液压流体被隔膜片分开，当隔膜片向传动机构方向运动时，泵缸内工作室为负压而吸入液体；当隔膜片向泵头运动时，则排出液体。由于工艺流体与液压流体隔开，而不接触柱塞以及密封装置，使得柱塞等重要零件完全在油介质中工作，处于良好的工作状态。

本次出现故障的隔膜泵采用了米顿罗高性能泵头，该泵头使用MARS技术（自动机械补油系统）（见图1），取消了传统液压隔膜泵头所需的物料端的圆盘隔膜护盘，使泵具有管式隔膜的“直接通过性”和柱塞泵的低净正吸入压头要求等性能。该泵与另一台同型号计量泵并联布置，出口母管长期保持3MPa左右的压力。该泵单独运行时母管压力表无波动，并联的另一台泵运行时母管上压力表指数周期性波动，由此判断该泵出口压力不足。

2.常见原因及处理措施

2.1 原因分析

（1）进出口单向阀密封失效

进、出口逆止阀依靠钢球与阀座密封面的配合实现密封。逆止阀每次开启和关闭，钢球和阀座之间都会产生撞击，在长期运行之后，钢球和阀座可能因为多次撞击出现损伤，造成逆止阀关闭不严。或者由于输送介质内含有较多杂质，异物夹在密封面处造成密封不严。在吸入冲程时，排出管路内的液体因出口逆止阀不能关闭而回流至泵头内；在排出冲程时，泵头内的液体因进口逆止阀不能关闭而压入吸入管内，造成部分液体不能进入加药系统内因而压力损失，从而出现泵出力不足现象。

（2）柱塞与缸套配合间隙过大

驱动系统驱动柱塞前后运动，在吸入冲程时，柱塞向远离液端方向移动，液压油被往回拉，弹性隔膜恢复原状，使工艺流体侧空间增大，压力变小，被输送的液体通过入口逆止阀进入泵工艺流体腔室，出口逆止阀关闭，阻止了排出管内液体的回流。吸人冲程结束后，排出冲程开始，柱塞向液力端移动，将液压油压压向隔膜，使之向前变形，工艺流体侧空间变小，压力增大，被输送的液体在压力作用下向外流动。长时间运行后，柱塞与缸套相互摩擦，配合间隙变大，在排出冲程中，部分液压油通过该间隙回流至液压油室，造成液压油压力不足，无法提供足够的推动力，造成出力不足。

（3）工艺流体侧或液压流体侧有空气

液压隔膜泵依靠液压油推动隔膜改变泵头液体侧容积配合进出口逆止阀工作。液压流体侧存在空气时，在吸入冲程，液压腔内空气膨胀，减小了隔膜变形量。在排出冲程时，由于气体压缩比大，容积改变被气体吸收，不能提供足够的排出压力。同样，泵工艺流体存在气体时，由于气体的压缩和膨胀时吸收了体积变化量，液体吸入和排出均受到阻碍。因此会出现出力不足的现象。

（4）其他原因

液压隔膜泵入口布置有过滤器，用于过滤吸入液体中的杂质。若运行一段时间后，过滤器发生堵塞，导致泵的吸入介质减少，将造成泵的出力不足。

隔膜破损会造成液压油腔室与输送介质的泵腔室连通，隔膜两侧压力保持平衡，驱动机构无法通过活塞的往复运动带动隔膜运动，导致出力不足。

液压流体侧的排气/释压阀在管路出口压力过高或者液压油量过大时开启，通过回油管路排出液压油，保证泵的安全运行。若释放阀动作压力改变，排出冲程时释放阀提前动作，液压油回流，液压油压力下降，也会造成出力不足。

2.2 处理措施

根据上述原因对泵进行逐项检查：（1）对泵进行在线观察，未见排气/释压阀回油管路回油，排气/释压阀未动作；（2）检查泵头，隔膜完好，止回阀进行透光检查合格，阀门密封良好；（3）检查泵工艺流体进口管线滤网，未见堵塞。（4）检查柱塞密封环，有轻微磨损。更换柱塞密封环后，起泵运行，出力不足问题仍存在。

最终对泵进行了全面解体。检查发现排气/释压阀内部排气阀堵塞，无法自动排气，出力不足可能是由于液压腔室气体无法排出导致。修复此缺陷后对泵进行手动排气补油，再次起泵运行，出力不足问题仍未解决。因此推断该泵MARS（自动机械补油系统）存在问题。检查MARS阀，蓝油试验发现其密封面存在缺陷，且补油阀阀杆有轻微变形，这导致补油阀动作不畅，泵在工作时部分液压油通过补油管线回流，导致泵出力不足。修复该缺陷后出力不足问题得到根本解决。

针对该泵出现的缺陷，可通过日常维护措施避免。由于该泵采用了MARS技术，在提高泵整体性能的同时也引入了新的可能产生缺陷的组件，根据常规项目进行维护有所疏漏。因此建议在维护项目中增加MARS阀及排气/释压阀解体检查项目，及时发现产生的缺陷，避免问题产生。