液壓隔膜計量泵出力不足原因分析及處理

劉吉雙，蔡國輝，袁 鑫

（福建福清核電有限公司，福建福清 350318）

液壓隔膜計量泵出力不足原因分析及處理

劉吉雙，蔡國輝，袁 鑫

（福建福清核電有限公司，福建福清 350318）

液壓隔膜式計量泵工作原理，分析液壓隔膜式計量泵運(yùn)行中出力不足的原因，并給出相應(yīng)的處理措施。

計量泵；工作原理；出力不足；處理措施

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.65

0 引言

液壓隔膜計量泵也叫柱塞隔膜計量泵，是結(jié)合柱塞式計量泵和隔膜式計量泵的特點(diǎn)而設(shè)計的一種計量泵。該計量泵與被計量介質(zhì)接觸部分為隔膜，驅(qū)動部分為液壓柱塞。泵采用液壓驅(qū)動隔膜，隔膜壽命更長。泵的流量不隨壓力變化，在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)均可進(jìn)行0～100%的線性調(diào)節(jié)，廣泛應(yīng)用于石化、化工、石油/天然氣、電力、制藥等多個領(lǐng)域。液壓隔膜計量泵在長期運(yùn)行過程中頻繁出現(xiàn)出力不足問題。

1 液壓隔膜計量泵工作原理

液壓隔膜計量泵是裝有靠液壓工作的疊層隔膜電機(jī)驅(qū)動的計量泵（圖1）。工作過程中，電機(jī)通過渦輪和凸輪向前推動柱塞。由于柱塞與凸輪沒有連接，需要柱塞彈簧將柱塞推回液壓部

圖1 液壓隔膜計量泵結(jié)構(gòu)示意

分。柱塞向前運(yùn)動進(jìn)入液壓端并對液壓端的液壓油產(chǎn)生壓力，液壓油將疊層隔膜推往液體端，通過渦輪和凸輪的不斷旋轉(zhuǎn)來引起液體端內(nèi)的容積變化。當(dāng)柱塞向后移動時，液壓端腔室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使疊層隔膜向后撓曲變形，液體端腔室內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，此時出口單向閥關(guān)閉，進(jìn)口單向閥打開，介質(zhì)從進(jìn)口管路進(jìn)入液體端腔室內(nèi)，柱塞至后始點(diǎn)時，吸液沖程結(jié)束。當(dāng)柱塞向前移動時，液壓端腔室內(nèi)的液壓油推動疊層隔膜向前撓曲變形，液體端腔室內(nèi)容積減小，壓力增大，此時進(jìn)口單向閥關(guān)閉，出口單向閥打開，介質(zhì)從液體端腔室進(jìn)入出口管路，柱塞連續(xù)往復(fù)運(yùn)動，泵即可連續(xù)輸送介質(zhì)。

泵的液壓部分固定安裝旁路閥。當(dāng)泵頭的排液端發(fā)生堵塞時，液體端內(nèi)介質(zhì)壓力增高，旁路閥在預(yù)設(shè)的壓力下打開，液壓油流入驅(qū)動端腔體內(nèi)，保護(hù)驅(qū)動端和疊層隔膜。

2 泵出力不足原因分析及處理措施

2.1 油質(zhì)污染

液壓隔膜計量泵設(shè)置2個油箱，分別為齒輪油箱和液壓油箱。齒輪油在齒輪傳動裝置中起到減少摩擦、降低磨損、冷卻零部件的作用,同時也能緩和振動、減少沖擊、防止銹蝕以及清洗摩擦面臟物。齒輪油的指標(biāo)一般有運(yùn)動黏度、抗氧化性、極壓抗磨損性等,尤其以運(yùn)動黏度最為重要。液壓油是液壓系統(tǒng)實現(xiàn)能量傳遞、轉(zhuǎn)換和控制的工作介質(zhì)，同時還擔(dān)負(fù)著系統(tǒng)的潤滑、防銹、防腐和冷卻等作用。液壓油的指標(biāo)有運(yùn)動黏度、抗氧化性及低溫性等，尤其以運(yùn)動黏度和低溫性更為重要。運(yùn)動黏度過小,潤滑表面會產(chǎn)生磨損,使液壓元件的內(nèi)漏和外漏增加,泵容積效率降低,油溫上升；運(yùn)動黏度過大，泵吸油困難，流動過程能量損失增加，油溫升高。

因液壓油被污染而引起的出力不足，往往表現(xiàn)出聲音異常（伴隨不規(guī)則的撞擊聲）、壓力波動范圍異常等現(xiàn)象。更換液壓油，使其運(yùn)動黏度在正常范圍內(nèi)，即可消除出力不足的缺陷。

2.2 進(jìn)出口單向閥關(guān)閉不嚴(yán)

泵運(yùn)行過程中,可通過聽閥球的跳動聲音判斷單向閥是否工作正常。如在一個壓縮排放過程中,閥球跳動聲音間斷、沉悶,則可能是單向閥出現(xiàn)問題。單向閥閥球材料為陶瓷,閥座材料為不銹鋼,在單向閥啟閉過程中,閥球不斷地沖擊閥座,導(dǎo)致閥座密封面變形,無法有效密封,物料泄漏嚴(yán)重,在吸入沖程時,排出管路內(nèi)的液體因出口逆止閥不能關(guān)閉而回流至泵頭內(nèi)；在排出沖程,泵頭內(nèi)的液體因進(jìn)口逆止閥不能關(guān)閉而壓入吸入管內(nèi)，使部分液體因壓力損失而不能進(jìn)入加藥系統(tǒng)內(nèi),呈現(xiàn)泵出力不足的現(xiàn)象。

處理措施是重新研磨閥座以提高單向閥的密封性。此外,閥球?qū)﹂y座的沖擊也會對閥殼造成很大磨損,導(dǎo)致閥座限位功能喪失,閥球不能準(zhǔn)確落回閥座密封面,造成泵流量波動。

2.3 旁路閥動作失靈

旁路閥的主要作用是保護(hù)電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)免受計量泵產(chǎn)生的不允許的正壓沖擊。當(dāng)泵頭排液端發(fā)生堵塞時，液體端內(nèi)介質(zhì)壓力增高，旁路閥在預(yù)設(shè)的壓力下打開，液壓油流入驅(qū)動端腔體內(nèi)，保護(hù)驅(qū)動端和疊層隔膜。泵長時間運(yùn)行后，旁路閥彈簧會出現(xiàn)彈力變小的現(xiàn)象，導(dǎo)致旁路閥不能正常關(guān)閉。在吸入沖程,空氣經(jīng)過旁路閥進(jìn)入到液壓油系統(tǒng)；在排出沖程,液壓系統(tǒng)內(nèi)壓力增大,空氣經(jīng)旁路閥排出液壓油系統(tǒng),液壓油傳到隔膜片上的壓力變小,使隔膜片不能完全推動液體進(jìn)入加藥系統(tǒng)內(nèi)，出現(xiàn)泵出力不足的現(xiàn)象。

旁路閥打開引起的泵出力不足，會出現(xiàn)聲音正常、壓力波動范圍偏小等現(xiàn)象。調(diào)整彈簧緊力,重新整定壓力,即可以消除泵出力不足現(xiàn)象。

2.4 液壓腔或介質(zhì)內(nèi)有氣體

若液壓系統(tǒng)中進(jìn)入空氣，在油液中形成氣泡，會導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定，設(shè)備及管路振動；若介質(zhì)內(nèi)有氣體，會在運(yùn)轉(zhuǎn)中伴有沖擊聲，出現(xiàn)出力不足現(xiàn)象。解決措施是進(jìn)行泵啟動排氣工作，具體操作步驟：打開齒輪箱排氣栓，啟泵運(yùn)行1～2 min后進(jìn)行泵頭排氣工作，擰松出口單向閥，慢慢運(yùn)行泵，直到出口單向閥出現(xiàn)介質(zhì)為止，這樣反復(fù)運(yùn)行多次，即可消除泵出力不足現(xiàn)象。

2.5 其他因素

（1）隔膜破裂。長期運(yùn)行過程中，由于壓力過高或者其他因素導(dǎo)致疊層隔膜破裂，泵頭無法完成介質(zhì)吸入—排出過程，從而造成出力不足，更換疊層隔膜即可消除。

（2）進(jìn)出口單向閥堵塞。長期運(yùn)行過程中，由于介質(zhì)內(nèi)雜質(zhì)的影響，極易造成進(jìn)出口單向閥堵塞，介質(zhì)無法正常吸入和排出，造成出力不足現(xiàn)象。對進(jìn)出口單向閥進(jìn)行清理或更換，即可消除。

（3）液壓腔內(nèi)油量過少。液壓隔膜式計量泵通過向前推動柱塞，擠壓液壓油對疊層隔膜產(chǎn)生壓力。當(dāng)液壓腔內(nèi)油量過少時，液壓油對疊層隔膜產(chǎn)生的壓力不夠，造成泵出力不足。對液壓腔進(jìn)行補(bǔ)油即可消除。

3 結(jié)語

出力不足是液壓隔膜式計量泵的常見故障，在實際工作中，要注意隔膜材料的選擇與定期檢查，包括液壓油油量及油質(zhì)，如發(fā)現(xiàn)油量過少或油中有雜質(zhì)，要及時進(jìn)行補(bǔ)充和更換。

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〔編輯 李 波〕