6FLUID MACHINERYVol.31No.42003文章編號:1005-03202003)4-0006-03水煤漿輸送用隔膜泵產(chǎn)品研究張生昌李強葉曉琰2趙勝2許誠1.浙江工業(yè)大學浙江杭州3100002.合肥通用機械研究所安徽合肥230031)摘要:結(jié)合國家重大科技攻關(guān)低壓煤漿泵課題產(chǎn)品鑒定成果及對產(chǎn)品的開發(fā)研究、工業(yè)運行考核結(jié)果闡述隔膜泵關(guān)鍵核心技術(shù)指出水煤漿隔膜泵產(chǎn)品國產(chǎn)化的途徑。關(guān)鍵詞:水煤漿隔膜泵隔膜撓曲曆損中圖分類號:TH323文獻標識碼:AProduct Research on Water Coal Slurry Diaphragm PumpZhang Shengchang Li Qing Ye Xiaoyan Zhao Sheng Xu ChengAbstract: The study of water coal slurry Diaphragm Pump and performance development industrial experiment of Product, the proper-ties of the diaphragm pump was introduced some results were analysed tooKeywords: water coal slurry diaphragm pump Flexure wear down1前言荷蘭GEHO公司隔膜泵是通過與隔膜連成體、由金屬和非金屬構(gòu)成的控制桿來控制隔膜變隔膜泵屬于國內(nèi)外泵行業(yè)技術(shù)難度最大、產(chǎn)形。當撓曲過大隔膜偏離中間平衡位置向前或品附加值最高泵類產(chǎn)品之一。它采用隔膜將輸送向后并超過設(shè)計允許值時通過電磁閥把多余的介質(zhì)與驅(qū)動介質(zhì)(油類隔開使輸送介質(zhì)不僅無驅(qū)動液油排出去或把缺少的油補充進來由此來外漏更重要的是輸送的顆粒性介質(zhì)與泵活塞運保證隔膜兩側(cè)的壓力平衡和隔膜的撓曲不超過設(shè)動部件不接觸免除了固體顆粒對泵造成的嚴重計允許值。該產(chǎn)品有多個電磁閥和一套油路系磨損從而使泵的性能穩(wěn)定性及可靠性大幅度提統(tǒng)對電器元件的靈敏度和操作技能要求較高。高。由合肥通用機械研究所承擔的國家八五”重英國菲魯瓦 FELUWA公司采用軟管筒狀隔大科技攻關(guān)子專尟′低壓煤漿泵研制″產(chǎn)品具有膜加片狀隔膜的液壓方案實現(xiàn)雙重安全保證這獨創(chuàng)性并已于1999年初通過國家機械工業(yè)局鑒種型式對液壓腔的油量平衡要求高主要用于給定?，F(xiàn)對低壓煤漿泵課題產(chǎn)品鑒定成果和水煤漿電廠冶煉廠輸煤漿、灰漿及礦漿。隔膜泵的隔膜液控系統(tǒng)設(shè)計及工業(yè)試驗結(jié)果等介2.2隔膜控制系統(tǒng)設(shè)計及特點紹如下。合肥通用機械研究所研制的低壓隔膜式煤漿泵采用國外截然不同的技術(shù)方案,即液壓隔膜控2隔膜控制系統(tǒng)設(shè)計制其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。為了確保隔膜使用壽命并保證隔膜在破裂瞬間報警隔膜控制系統(tǒng)具有2.1國外隔膜控制技術(shù)簡介如下技術(shù)特點隔膜泵與一般往復泵的根本區(qū)別就在于設(shè)有該泵采用純機械式液壓補償機構(gòu)沒有磁電嗝膜其技術(shù)的核心就是隔膜控制技術(shù)并確保隔轉(zhuǎn)V凵中國煤化工的電磁閥及其配套的膜有較長使用壽命。目前國外各大往復隔膜泵油 CNMHG操作容易而且經(jīng)試生產(chǎn)商多采用的技術(shù)方案有驗證明其實用可靠收稿日期:2002-2003年第31卷第4期流體機械曲變形到最大允許撓度時正好使隔膜的曲面伸展成盆狀不產(chǎn)生附加的拉伸應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力幾乎等于零。這樣一來雖然隔膜在工作狀態(tài)下不斷地從中心平衡位置向兩側(cè)做反復撓曲位移但因內(nèi)應(yīng)力很小或近于零,就可大大地延長隔膜的使用壽命。顯然這種隔膜的設(shè)計和制造比一般平板形隔膜復雜很多但樣機試驗證明這種隔膜更耐疲勞壽命更長。3)隔膜破裂報警技術(shù)的應(yīng)用雖然采取了上述措施后可以保障隔膜有較長壽命但隔膜始終處于每秒1~2次的反復撓曲疲勞狀態(tài)加之磨礪性很強的漿液對它的曆損總會有破壞的時候。而一旦隔膜破裂漿液就有可能進入活塞缸導致活塞與缸套嚴重曆損這不僅要更換隔膜而且還要更換活塞和缸套為避免這種圖1液壓隔膜控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)情況的出現(xiàn)該泵設(shè)置中采用了雙層夾心”隔膜,以便采用壓敏技術(shù)的隔膜破裂報警系統(tǒng)”不論(1)保證隔膜兩側(cè)動態(tài)壓力平衡是與輸送液體接觸的還是與驅(qū)動液體接觸的哪雖然隔膜泵排岀壓力低于高壓往復泵其實層破裂液體壓力迅速傳到微壓傳感器及微動開隔膜兩側(cè)的作用力是很大的(壓力為1.6MPa,有關(guān)使之可以在破裂后0.2秒之內(nèi)發(fā)出聲、光、電效尺寸為400mm的隔膜兩側(cè)作用力約為20t)b報警信號警示隔膜已破并可實施立即緊急停泵也就是說必須保持隔膜兩傚一則是驅(qū)動液體另或停泵后立即啟動備用泵保證了設(shè)備和流程的側(cè)是輸送液體的壓差很小或近似等于零使壓運行安全。力基本平衡。如果壓力不平衡隔膜在瞬間就會4)隔膜形狀及膜腔曲面優(yōu)化設(shè)計破壞對液壓驅(qū)動隔膜泵若設(shè)計活塞行程容積為由于活塞桿密封處泄漏、氣體的吸入或因補V,隔膜設(shè)計最大允許撓曲容積vn隔膜膜腔形償系統(tǒng)補償不足或過量以及第一次注油過多或成容積V側(cè)應(yīng)遵循以下設(shè)計準則過少活塞缸內(nèi)的油量總是在不斷的變化這都將破壞隔膜兩側(cè)的壓力平衡。Vg≥Vm>V就橡膠與塑料等非金屬隔膜而言兩側(cè)即使我們采用液壓隔膜泵用隔膜最大撓曲機械有微小的壓差在隔膜面積上所產(chǎn)生的拉力都是式自控機構(gòu)″專利技術(shù)。設(shè)計采用一套完善的補償系統(tǒng)不論驅(qū)動液體油Ⅻ何變化本系統(tǒng)都能能隔膜近似為彎曲剛度為零即可忽略彈性變形時自動補償從而始終保證了隔膜兩側(cè)的動態(tài)壓力平衡。并確保隔膜從中心平衡位置向兩側(cè)撓曲位彎曲對隔膜平衡產(chǎn)生的影響。移時隔膜的最大撓曲值不會超過設(shè)計允許值根據(jù)圓形柔韌隔膜撓度理論給岀近似彈性(2)采用預變形隔膜使撓曲變形所產(chǎn)生的曲面方程內(nèi)應(yīng)力最小W=W[1-(r/R)]隔膜是采用了預變形橡膠雙層復合隔膜。所計算隔膜壓差與最大撓度有以下方程謂預變形隔膜是指隔膜的形狀不是一塊平板形隔中國煤化工3-〃(1-)膜而是預先制成曲面設(shè)計采用了耐油、耐磨又CNMHG )具有良好彈性的橡膠經(jīng)模具壓制成設(shè)計給定的隔膜離開中間位置向兩側(cè)撓曲所包圍的容曲面并使兩層能很好的吻合在一起構(gòu)成了一塊積為完整的隔膜且具有一定的厚度以保證有足夠的V= TWoR磨損周期/瘐襻握隔膜從中心平衡位置向兩側(cè)撓式中P—隔膜兩側(cè)的壓差FLUID MACHINERYVol.31No.42003E——材料的彈性模量累計運行1008h連同調(diào)試運行46h共運行1054h。R—隔膜有效半徑該泵在運行過程中油溫、聲響及隔膜均無異常水隔膜中心的撓曲度煤漿粘度2064mPts實測流量54.12m3/h實用h——隔膜的厚度水煤漿的粘度范圍是1000±200mPas。從9月23——材料的泊松系數(shù)日至11月10日經(jīng)水煤漿廠檢測共13次,水煤r——從隔膜對稱軸到撓曲面上計算點的漿的灰份、濃度比較穩(wěn)定但因泵的不斷循環(huán)輸距離送,使介質(zhì)粘度變化范圍較大,最高粘度達按以上公式及經(jīng)驗綜合確定最大工作撓度4648mPas。經(jīng)添加劑處理后粘度又降下來最低Wo=35m隔膜有效直徑2R=400mm粘度為504 mPa試驗表明該泵工況適應(yīng)能力計算出隔膜設(shè)計最大允許撓曲容積V(離開很強在輸送漿液粘度最高達4648 mPa s仍能正中間位置包圍容積常運行。Vn=πW0R2=4396cm3=44L其攻關(guān)指標與試驗實測數(shù)據(jù)比較見表1。其活塞最大行程容積為表1V.=xD2S/4=3799cm3=3.80L項目指標名稱「課題攻關(guān)指標試驗實測數(shù)據(jù)使隔膜撓曲變形所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力最小,根據(jù)泵的額定流量(m/h)5.00計算得出的隔膜膜腔曲線采用預變形隔膜形狀泵的排岀壓力氏MPa)1.6及膜腔曲線如圖2。泵的吸入壓力P(MPa)0.008泵的效率n(%)80泵的容積系數(shù)K(%)≥8888.10介質(zhì)濃度(%)60~6562~67介質(zhì)粘度(meas)1400-300504-4648R158介質(zhì)密度p(kg/m3)200目占60%,介質(zhì)粒度140目占1%,標準水煤漿其余為40目介質(zhì)溫度t(℃)38~60結(jié)論1體本文介紹的低壓隔膜式煤漿泵是采用專利技術(shù)液壓隔膜泵用隔膜最大撓曲機械式自控機構(gòu)”自主開發(fā)的產(chǎn)品具有獨創(chuàng)性復合預報警隔膜2羥經(jīng)過長期試驗研究及中間樣機工業(yè)運行考核實踐證明本文介紹的低壓隔膜式煤漿泵結(jié)圖2隔膜形狀及膜腔曲線構(gòu)更簡單運行更可靠3涮用現(xiàn)有隔膜泵機組的關(guān)鍵專利技術(shù)、低3水煤漿隔膜泵性能及工業(yè)試驗壓隔膜式煤漿泵的成果將大大推進我國隔膜泵國產(chǎn)化的進程合肥通用機械研究所研制的低壓隔膜式煤漿泵Q=50m3hP=1.6MPa廳1998年9月在北中國煤化工京水煤漿示范廠安裝調(diào)試完畢,調(diào)試期間運行累CNMHG教授級高工從事容積泵開計46h9月23日正式開始滿載連續(xù)試驗至11發(fā)研究。通訊地址31002浙江杭州市浙江工業(yè)大學化工機械設(shè)月10日16時泫泵在排出壓力1.6MPa下共連續(xù)計研究所