隔膜泵常见故障分析与检修

2023-10-15李晓鑫

大科技 2023年43期

李晓鑫

（广西中铝工业服务有限公司，广西百色 531499）

0 引言

在氧化铝生产过程中，涉及一些腐蚀性液体的处理，如含有酸性或碱性成分的溶液，隔膜泵由于其耐腐蚀的特性，可以用来安全、有效地转移这些液体，防止对设备和人员造成损害。而且，隔膜泵也能够处理高浓度浆料，并通过泵送系统将其输送到需要的位置，以满足生产需求。如果一旦隔膜泵出现故障，那么就会影响氧化铝厂中液体处理、输送和转移的效果，所以要对其故障进行分析并检修，提升隔膜泵的可靠性和安全性。

1 隔膜泵工作原理

隔膜泵由缓冲装置、进出料单向阀、隔膜壳体、安全阀、氮气包、传动系统及润滑系统组成，隔膜泵的工作原理是通过活塞在活塞缸里做往复运动，使隔膜腔里产生压力变化，以达到进料和出料的功能。活塞在做往复运动时会向隔膜腔内供液压油，隔膜腔有两个端板，其中一个在油路侧，另一个在液体侧，两个端板由橡胶隔膜隔开，避免液体进入活塞缸内污染液压油。橡胶隔膜固定在两侧的端板上，隔膜中央又与一根来回运动的导杆相连接，这根导杆在运动中，通过一个磁感应装置控制润滑系统中的液压油填充和排出。在出料管上有一个氮气包，能够降低运行过程中出料单向阀动作引起的振动，具体的隔膜泵结构如图1 所示。隔膜泵在氧化铝厂进行使用时，隔膜与传送的液体完全隔离，可以处理腐蚀性、黏稠或含有悬浮物的液体，泵的吸入和排出是无脉动的，可实现平稳的流量输出[1]。

图1 隔膜泵工结构

2 隔膜泵的常见故障情况

2.1 隔膜泵单向阀卡阀

隔膜泵的单向阀是防止液体倒流的关键组件，正常情况下，隔膜泵的单向阀会阻止液体在泵腔之间的倒流，如果出现单向阀卡阀或损坏，液体可能会倒流到相反的方向，导致泵的输送效率下降或完全无法工作。隔膜泵的单向阀还起到泵腔充满液体的作用，当单向阀出现卡阀，无法正常关闭时，泵腔可能无法充满液体或液体回流，影响泵的正常工作。单向阀故障可能导致泄漏现象，例如，当单向阀卡阀时，液体可能会从排出口泄漏出来，导致能效下降或者对工作环境造成污染。单向阀卡阀还可能引起泵的噪音增大，如果单向阀卡阀，液体在泵腔中流动时可能会产生压力波动和振动，导致噪音增加。膜泵的单向阀故障可能会导致严重的泵性能下降或工作异常，在故障出现时及时检修或更换，从而来确保泵的正常工作。

2.2 隔膜泵出口氮气包破损

当隔膜泵出口氮气包破损时，氮气可能会从破损处泄漏，导致泵的工作效率下降或完全无法正常工作，泄漏的氮气可能会对周围环境造成污染，并且可能会影响到与该泵连接的其他设备或管道系统[2]。氮气包破损会导致泵的出口压力下降，由于氮气包提供了增加出口压力的功能，一旦氮气包破损，泵的出口压力可能无法维持正常水平，从而影响到相关工艺或设备的正常运行。隔膜泵出口氮气包破损后，可能导致泵的运行异常或完全停止。由于氮气包的破损会破坏泵的正常运行机制，泵可能无法有效地吸入和排出液体，从而影响到泵的工作稳定性和流量输出。

2.3 隔膜腔隔膜破损

隔膜腔通常是指一种用于分隔流体或气体的腔体，其中的隔膜起到隔离和分隔不同介质的作用。隔膜腔隔膜破损可能会导致严重的泵性能下降或工作异常，破损类型如表1 所示。首先，隔膜腔隔膜可能发生破裂或撕裂，使得流体或气体能够穿过破损的隔膜而在两侧之间混合，这可能导致介质的交叉污染，影响系统的正常运行。其次，长期在环境恶劣的情况下进行运行，隔膜腔隔膜可能会出现磨损现象，这可能导致隔膜变薄、变弱或形成孔洞，进而影响隔离效果和腔体的密封性。再次，隔膜腔隔膜也可能因为材料的老化或劣化而发生破损，随着时间的推移，材料可能会失去弹性、变硬或变脆，导致隔膜的机械性能下降，更容易发生破损。最后，如果隔膜腔受到过大的压力或过载，隔膜可能无法承受压力而破裂。这可能是由于操作异常、设计缺陷或系统故障等原因导致的。

表1 隔膜腔隔膜破损的类型

2.4 密封面、活塞缸套磨损

在隔膜泵中，密封面和活塞缸套是关键部件，它们承担着密封和运动传动的功能。对于密封面来说，其是隔膜泵中保持液体或气体密封的关键部分，如果长时间的使用或不当的操作条件，就可能导致密封面磨损，磨损可能表现为密封面表面的磨损、凹陷、划痕，这将导致密封性能下降，可能会引起泄漏或流体的交叉污染。对于活塞缸套来说，它是隔膜泵中活塞运动的部分，由于活塞的往复运动，活塞缸套可能会受到摩擦和磨损。长期使用和高压力条件下的摩擦可能导致活塞缸套表面的磨损、磨蚀或腐蚀，磨损可能会导致密封性能下降、泄漏和活塞运动不稳定等问题。密封面和活塞缸套的磨损可能导致它们之间的间隙增加，或者导致密封件的松动，这会使导致泵的性能下降，并可能引起泄漏或泵的不稳定运行。

3 隔膜泵故障检修的主要方法

3.1 对单向阀进行例检

当隔膜泵单向阀出现故障时，就要停机对其进行检修，例如，在氧化铝厂溶出车间和沉降车间使用隔膜泵时，经常会出现单向阀卡阀故障，因此，要对其进行例检。

（1）进行外观检查，主要检查单向阀的外观是否有明显的损坏、腐蚀或变形等情况，特别注意检查密封表面和连接螺纹是否完好，如果发现阀体、阀盖、压缩弹簧等部件出现明显的损坏，就要更换已经损坏的部件，并定期对安全阀螺栓等进行紧固，保证单向阀使用的安全[3]。

（2）进行操作检查，打开和关闭单向阀，确保其操作灵活，无卡阻、漏气或卡死等现象，确保单向阀在关闭状态下能够有效地阻止液体的倒流。

（3）要开展泄漏检查，检查单向阀在关闭状态下是否有泄漏现象，可以使用气泡检漏剂或压力测试等方法来检查阀门的密封性能。例如，在维修单向阀之前，确保系统处于关闭状态，并将泵和相关设备的电源断开，以确保安全操作，拆下单向阀，并将其与系统中其他部件分离，在安全状态下进行检查。

（4）清洁检查，确保单向阀清洁无杂质，特别是阀门内部。如果发现杂质或堵塞，应及时清理。例如，在氧化铝厂进行检修时，要仔细检查单向阀的各个部件，包括阀体、阀盖、密封面、压缩弹簧、阀芯等，清洁所有部件，确保没有杂质、污垢或堵塞物。

（5）要开展材料检查，检查单向阀的材料是否符合要求，并且能够耐受溶出车间的工作环境，特别关注阀门的密封材料和防腐蚀性能，对于损坏或磨损的部件，如密封面、密封圈、压缩弹簧等，根据需要进行更换，只有通过相应的检查，才能确保例检的完整性。

3.2 修复氮气包及回装

在修复氮气包时，要根据氮气包的具体问题和损坏程度来进行修复。在安全作业为前提，要先停止泵的运行并切断电源，然后仔细检查氮气包，观察是否有明显的破损、裂纹、泄漏或其他损坏情况，确定损坏的具体位置和程度。在检查结束之后，要使用清洁剂和布或刷子，将氮气包表面清洁干净，确保无油脂、污垢或杂质。如果有泄漏，定位漏点的具体位置，可以使用泡沫剂或其他泄漏检测剂来帮助找到泄漏处。根据漏点的大小和位置，选择合适的修补方法，常见的修补方法有3 种，对于小型裂纹或孔洞，可以使用专用的修补剂或胶水进行填补，将修补剂均匀涂抹在漏点上，并确保修补剂能够完全密封漏洞；对于较大的破损或裂纹，可以采用补片的方式，使用与氮气包材料相同的补片，将其粘贴在破损处，并确保补片周围完全密封；对于无法修补的严重损坏情况，可能需要更换整个氮气包。根据修补剂或胶水的要求，进行干燥和固化的处理，按照指导时间等待，确保修复部位完全固化[4]。修复完成后，进行测试以验证修复效果，可以通过充气并施加压力来检查氮气包是否有泄漏。在氮气包检验完成后，将氮气包回装到隔膜泵中，确保正确安装氮气包，并根据制造商提供的指导，连接所有必要的管道和接头。在回装氮气包之后，再进行一次测试和调试，确保氮气包的正常工作，隔膜泵能够正常运行，并没有泄漏或其他故障。

3.3 对隔膜腔隔膜进行检查

隔膜腔的隔膜主要起到的是隔离和分隔不同介质的作用，隔膜的具体位置如图2 所示。对隔膜腔的隔膜进行检查和维修时，要先将隔膜泵停机，并排空泵内的液体或气体，这可以确保隔膜泵使用的安全，并防止泵内的介质造成伤害。根据隔膜泵的型号和结构，按照制造商提供的操作手册或指导，拆卸泵的外壳和其他相关部件，以便获得对隔膜腔的了解。一旦了解了隔膜腔的具体情况，接下来就要仔细检查隔膜，观察隔膜的表面是否有明显的磨损、裂纹、腐蚀或变形等情况，如果发现任何问题，需要及时更换隔膜。然后就要使用适当的清洁剂和工具，清洁隔膜腔内的污垢、沉积物和杂质，确保隔膜腔内干净，并无堵塞或阻塞[5]。如果检查发现隔膜存在问题或已经达到其寿命，需要更换新的隔膜，根据隔膜腔的标准规范，正确安装新的隔膜。最后在进行隔膜检查时，还可以顺便检查其他部件的状况，如阀门、密封件、连接件等，如果发现其他问题，需要及时采取修复或更换措施。

图2 隔膜的位置

3.4 更换和修复密封面、活塞缸套

当密封面严重磨损或损坏时，通常需要更换新的密封面，更换密封面前，需要先将泵停机并排空泵内的液体或气体，然后拆卸原密封面，通常需要拆卸紧固螺栓或螺母，并将密封面从泵体上取下，清洁泵体表面和安装密封面的位置，确保无污垢和残留物。安装新的密封面时，需按照规范标准进行正确安装，将新的密封面安装在泵体上，确保正确对齐，并使用适当的紧固螺栓或螺母进行固定，确保密封面与泵体的连接紧密，并且无泄漏[6]。当活塞缸套严重磨损或损坏时，通常需要更换新的活塞缸套，更换活塞缸套前，同样需要将泵停机并排空泵内的液体或气体，然后拆卸原活塞缸套，通常需要拆卸与活塞缸套相关的零件，如活塞、密封件等。清洁活塞缸套座槽和相邻部件的表面，确保无污垢和残留物，检查活塞缸套的磨损和损坏情况，如果磨损严重或有裂纹，建议更换新的活塞缸套。如果活塞缸套表面出现轻微磨损，可以进行修复，修复方法包括打磨、研磨或喷涂等，具体方法应根据实际情况和设备要求确定。安装修复后的活塞缸套，并确保其与其他零部件的配合良好，重新安装活塞、密封件等相关零件，并确保装配正确。启动隔膜泵，并进行测试运行，检查是否存在泄漏或其他异常情况。总的来说，在更换和修复密封面和活塞缸套时，要依靠专业人员的技术和经验来进行，以保证修复后的部件能够恢复其表面光滑度和密封性能。