6FLUID MACHINERYVol.31No.42003文章編號(hào):1005-03202003)4-0006-03水煤漿輸送用隔膜泵產(chǎn)品研究張生昌李強(qiáng)葉曉琰2趙勝2許誠(chéng)1.浙江工業(yè)大學(xué)浙江杭州3100002.合肥通用機(jī)械研究所安徽合肥230031)摘要:結(jié)合國(guó)家重大科技攻關(guān)低壓煤漿泵課題產(chǎn)品鑒定成果及對(duì)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研究、工業(yè)運(yùn)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(guó)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(lèi)號(hào):TH323文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(guò)與隔膜連成體、由金屬和非金屬構(gòu)成的控制桿來(lái)控制隔膜變隔膜泵屬于國(guó)內(nèi)外泵行業(yè)技術(shù)難度最大、產(chǎn)形。當(dāng)撓曲過(guò)大隔膜偏離中間平衡位置向前或品附加值最高泵類(lèi)產(chǎn)品之一。它采用隔膜將輸送向后并超過(guò)設(shè)計(jì)允許值時(shí)通過(guò)電磁閥把多余的介質(zhì)與驅(qū)動(dòng)介質(zhì)(油類(lèi)隔開(kāi)使輸送介質(zhì)不僅無(wú)驅(qū)動(dòng)液油排出去或把缺少的油補(bǔ)充進(jìn)來(lái)由此來(lái)外漏更重要的是輸送的顆粒性介質(zhì)與泵活塞運(yùn)保證隔膜兩側(cè)的壓力平衡和隔膜的撓曲不超過(guò)設(shè)動(dòng)部件不接觸免除了固體顆粒對(duì)泵造成的嚴(yán)重計(jì)允許值。該產(chǎn)品有多個(gè)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(duì)電器元件的靈敏度和操作技能要求較高。高。由合肥通用機(jī)械研究所承擔(dān)的國(guó)家八五”重英國(guó)菲魯瓦 FELUWA公司采用軟管筒狀隔大科技攻關(guān)子專(zhuān)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(shí)現(xiàn)雙重安全保證這獨(dú)創(chuàng)性并已于1999年初通過(guò)國(guó)家機(jī)械工業(yè)局鑒種型式對(duì)液壓腔的油量平衡要求高主要用于給定?，F(xiàn)對(duì)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(jì)及工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果等介2.2隔膜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及特點(diǎn)紹如下。合肥通用機(jī)械研究所研制的低壓隔膜式煤漿泵采用國(guó)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(jì)制其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。為了確保隔膜使用壽命并保證隔膜在破裂瞬間報(bào)警隔膜控制系統(tǒng)具有2.1國(guó)外隔膜控制技術(shù)簡(jiǎn)介如下技術(shù)特點(diǎn)隔膜泵與一般往復(fù)泵的根本區(qū)別就在于設(shè)有該泵采用純機(jī)械式液壓補(bǔ)償機(jī)構(gòu)沒(méi)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(guó)煤化工的電磁閥及其配套的膜有較長(zhǎng)使用壽命。目前國(guó)外各大往復(fù)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(yàn)證明其實(shí)用可靠收稿日期:2002-2003年第31卷第4期流體機(jī)械曲變形到最大允許撓度時(shí)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(lái)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(fù)撓曲位移但因內(nèi)應(yīng)力很小或近于零,就可大大地延長(zhǎng)隔膜的使用壽命。顯然這種隔膜的設(shè)計(jì)和制造比一般平板形隔膜復(fù)雜很多但樣機(jī)試驗(yàn)證明這種隔膜更耐疲勞壽命更長(zhǎng)。3)隔膜破裂報(bào)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(zhǎng)壽命但隔膜始終處于每秒1~2次的反復(fù)撓曲疲勞狀態(tài)加之磨礪性很強(qiáng)的漿液對(duì)它的曆損總會(huì)有破壞的時(shí)候。而一旦隔膜破裂漿液就有可能進(jìn)入活塞缸導(dǎo)致活塞與缸套嚴(yán)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(bào)警系統(tǒng)”不論(1)保證隔膜兩側(cè)動(dòng)態(tài)壓力平衡是與輸送液體接觸的還是與驅(qū)動(dòng)液體接觸的哪雖然隔膜泵排岀壓力低于高壓往復(fù)泵其實(shí)層破裂液體壓力迅速傳到微壓傳感器及微動(dòng)開(kāi)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(bào)警信號(hào)警示隔膜已破并可實(shí)施立即緊急停泵也就是說(shuō)必須保持隔膜兩傚一則是驅(qū)動(dòng)液體另或停泵后立即啟動(dòng)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(yùn)行安全。力基本平衡。如果壓力不平衡隔膜在瞬間就會(huì)4)隔膜形狀及膜腔曲面優(yōu)化設(shè)計(jì)破壞對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)隔膜泵若設(shè)計(jì)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(bǔ)V,隔膜設(shè)計(jì)最大允許撓曲容積vn隔膜膜腔形償系統(tǒng)補(bǔ)償不足或過(guò)量以及第一次注油過(guò)多或成容積V側(cè)應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)準(zhǔn)則過(guò)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(jī)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(jī)構(gòu)″專(zhuān)利技術(shù)。設(shè)計(jì)采用一套完善的補(bǔ)償系統(tǒng)不論驅(qū)動(dòng)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(shí)自動(dòng)補(bǔ)償從而始終保證了隔膜兩側(cè)的動(dòng)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(duì)隔膜平衡產(chǎn)生的影響。移時(shí)隔膜的最大撓曲值不會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)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(yù)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(yù)變形橡膠雙層復(fù)合隔膜。所計(jì)算隔膜壓差與最大撓度有以下方程謂預(yù)變形隔膜是指隔膜的形狀不是一塊平板形隔中國(guó)煤化工3-〃(1-)膜而是預(yù)先制成曲面設(shè)計(jì)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(jì)給定的隔膜離開(kāi)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(jì)運(yùn)行1008h連同調(diào)試運(yùn)行46h共運(yùn)行1054h。R—隔膜有效半徑該泵在運(yùn)行過(guò)程中油溫、聲響及隔膜均無(wú)異常水隔膜中心的撓曲度煤漿粘度2064mPts實(shí)測(cè)流量54.12m3/h實(shí)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(cè)共13次,水煤r——從隔膜對(duì)稱(chēng)軸到撓曲面上計(jì)算點(diǎn)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(dá)按以上公式及經(jīng)驗(yàn)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(lái)最低Wo=35m隔膜有效直徑2R=400mm粘度為504 mPa試驗(yàn)表明該泵工況適應(yīng)能力計(jì)算出隔膜設(shè)計(jì)最大允許撓曲容積V(離開(kāi)很強(qiáng)在輸送漿液粘度最高達(dá)4648 mPa s仍能正中間位置包圍容積常運(yùn)行。Vn=πW0R2=4396cm3=44L其攻關(guān)指標(biāo)與試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較見(jiàn)表1。其活塞最大行程容積為表1V.=xD2S/4=3799cm3=3.80L項(xiàng)目指標(biāo)名稱(chēng)「課題攻關(guān)指標(biāo)試驗(yàn)實(shí)測(cè)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(jì)算得出的隔膜膜腔曲線采用預(yù)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(biāo)準(zhǔn)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(zhuān)利技術(shù)液壓隔膜泵用隔膜最大撓曲機(jī)械式自控機(jī)構(gòu)”自主開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品具有獨(dú)創(chuàng)性復(fù)合預(yù)報(bào)警隔膜2羥經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)研究及中間樣機(jī)工業(yè)運(yùn)行考核實(shí)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(jiǎn)單運(yùn)行更可靠3涮用現(xiàn)有隔膜泵機(jī)組的關(guān)鍵專(zhuān)利技術(shù)、低3水煤漿隔膜泵性能及工業(yè)試驗(yàn)壓隔膜式煤漿泵的成果將大大推進(jìn)我國(guó)隔膜泵國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程合肥通用機(jī)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(guó)煤化工京水煤漿示范廠安裝調(diào)試完畢,調(diào)試期間運(yùn)行累CNMHG教授級(jí)高工從事容積泵開(kāi)計(jì)46h9月23日正式開(kāi)始滿載連續(xù)試驗(yàn)至11發(fā)研究。通訊地址31002浙江杭州市浙江工業(yè)大學(xué)化工機(jī)械設(shè)月10日16時(shí)泫泵在排出壓力1.6MPa下共連續(xù)計(jì)研究所