非魯瓦煤漿泵隔膜破裂分析

劉博 張超 斯日古楞

摘 要：高壓煤漿泵隔膜破裂問題影響連續(xù)生產(chǎn)，結(jié)合對(duì)設(shè)備多次破損情況和運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，闡述可能造成的主要原因，希望對(duì)隔膜破裂的真正原因提供幫助。

關(guān)鍵詞：高壓煤漿泵;隔膜破裂;破損

1 設(shè)備狀況及破損情況

1.1 設(shè)備參數(shù)

高壓煤漿泵，P0701A/B，介質(zhì)為水煤漿（含固60%～63%），流量24.37～45.63m3/h，進(jìn)口最低壓力0.1MPa（A），出口最高壓力10.56MPa（A），工作溫度50℃，結(jié)構(gòu)形式為雙軟管活塞，曲軸箱用油為320#齒輪油，液壓油為美孚68#抗磨液壓油，制造廠家為FELUWA。

泵的額定流量和壓力滿足節(jié)能改造后的負(fù)荷。提負(fù)荷前流量和壓力分別為～30m3/h和（5.8～6.1）MPa，提負(fù)荷后流量和壓力分別為～40m3/h和（6.9～7.1）MPa。

1.2 破損情況

運(yùn)行一段時(shí)間，外隔膜活塞側(cè)中上部出現(xiàn)扯裂，此為較為典型的氣體存在造成的破壞。

1.3 設(shè)備更新改造對(duì)比

隔膜泵殼頂端與排氣閥的φ6～8直通孔更改為壓環(huán)結(jié)構(gòu)。改造前，外隔膜頂端排氣閥處，被排氣孔沖出φ6～8的圓形孔;改造后，運(yùn)行一段時(shí)間，外隔膜活塞側(cè)中上部出現(xiàn)扯裂。

1.4 設(shè)備說明

①內(nèi)外隔膜間的介質(zhì)為潤滑傳壓介質(zhì)，新隔膜采用了加裝兩側(cè)排氣條的結(jié)構(gòu)，目的是為了更好的排氣;

②菲魯瓦最新一代的泵都采用了排氣閥處壓環(huán)結(jié)構(gòu)，但在排氣閥不變（彈簧力不變，背壓設(shè)定0.8bar不變）、加工精度影響、油環(huán)境不是非常良好的條件下，壓環(huán)下方排氣通道的大小會(huì)影響排氣。

2 設(shè)備結(jié)構(gòu)及注油、注防凍液要點(diǎn)

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 注油、注防凍液要點(diǎn)

①前提內(nèi)隔膜注滿水，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到如上圖位置（遠(yuǎn)止點(diǎn)），由泄漏補(bǔ)償閥處向液壓腔注油，當(dāng)油位高于排氣閥位置時(shí)，觀察液壓油流出情況，即判斷排氣是否完成也觀察排氣暢通程度，確認(rèn)后再安裝泄漏補(bǔ)償閥及其他部件，且在一個(gè)缸安裝完畢后依次按相同程序給另外2個(gè)缸注油;

②前提也應(yīng)使內(nèi)隔膜注滿水，防凍液注入量為0.75L，運(yùn)行排液，排凈為止，安裝泄漏報(bào)警絲堵。

3 分析

改造前雖然常出現(xiàn)小孔形式的破壞，卻很少出現(xiàn)隔膜扯裂的破換，可以猜測改造后可能將原有的某些優(yōu)點(diǎn)去除掉了。

由于隔膜中部變形大，上部集氣，因此隔膜有較大量的氣體存在造成的破壞多在中上部。

①安裝過程中，如按照正確程序嚴(yán)格控制進(jìn)行，則液壓腔內(nèi)的氣體會(huì)最大限度的排出，不會(huì)殘留較大量氣體;

②運(yùn)行過程，活塞由遠(yuǎn)止點(diǎn)（隔膜側(cè)）向近止點(diǎn)（曲軸箱側(cè)）運(yùn)動(dòng)時(shí)，隔膜由受擠壓的變形狀態(tài)恢復(fù)成圓筒形，并產(chǎn)生負(fù)壓（P負(fù)），煤漿泵進(jìn)口壓力（P進(jìn)）0.2MPa左右，通過該壓差（P進(jìn)-P負(fù)）煤漿頂起閥球進(jìn)入內(nèi)隔膜（一級(jí)隔膜）;這個(gè)過程隔膜內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，液壓腔同樣也會(huì)產(chǎn)生不小于它的負(fù)壓，正常情況下液壓腔內(nèi)油品受熱會(huì)產(chǎn)生少許氣體，平衡閥排氣會(huì)殘留少許氣體，外界不會(huì)有空氣從活塞環(huán)隙進(jìn)入到液壓腔內(nèi)，但由于活塞環(huán)長時(shí)間的運(yùn)行及負(fù)荷的提高，可能會(huì)引起活塞磨損而使其環(huán)隙增大（活塞環(huán)正常的檢驗(yàn)周期為8000h或1年），提壓時(shí)由于潤滑油分子大經(jīng)過活塞環(huán)節(jié)流后不能從小間隙流出，而降壓時(shí)，由于外界氣體分子小導(dǎo)致雖經(jīng)活塞環(huán)節(jié)流但少仍有少量空氣進(jìn)入，該部分氣體未能在低壓缸下側(cè)停留，通過腔內(nèi)液壓油的流動(dòng)至外隔膜頂部堆積，即排氣閥處，如圖2所示;

③隔膜泵殼頂部的排氣閥及進(jìn)出口管路、結(jié)構(gòu)等是泵的自排氣系統(tǒng)，泵在正常運(yùn)行時(shí)，排氣閥會(huì)將堆積在外隔膜頂部的氣體連同部分油排出;如果排氣速度比由活塞處進(jìn)入氣體的速度慢時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)氣體累積，這樣就會(huì)在運(yùn)行一段時(shí)間后有較大量的氣體存在，進(jìn)而導(dǎo)致隔膜破裂;

④隔膜泵的自排氣系統(tǒng)速度與壓差和阻力有關(guān)，改造前由于排氣孔與液壓腔直通（也是小孔形式破壞的原因），系統(tǒng)阻力主要是排氣單向閥的彈簧力、φ6～φ8管道的阻力;改造后除上述阻力外由于將排氣孔直通液壓腔改為壓環(huán)結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)節(jié)流，增加了阻力，降低了排氣速度，使其低于了進(jìn)入氣體的速度，出現(xiàn)氣體累積;

⑤鑒于改造前排氣孔與液壓腔是直通的，因此可在壓環(huán)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度不受影響的前提下，擴(kuò)大壓環(huán)下方排氣通道，效果可在加油時(shí)當(dāng)油位剛剛高于排氣閥高度時(shí)查看油流出的暢通程度，流出慢或不暢的排氣亦不暢，易造成氣體累積。

隔膜運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)泄露報(bào)警，一般認(rèn)為是內(nèi)外隔膜間的防凍液未排凈，這一點(diǎn)個(gè)人認(rèn)為不是，如果是未排凈的原因那起始狀態(tài)運(yùn)行時(shí)就會(huì)有，為什么會(huì)運(yùn)行一段時(shí)間后才出現(xiàn)，這段時(shí)間長的有時(shí)候4天以后才出現(xiàn)，而且這種情況一旦出現(xiàn)隔膜較大幾率會(huì)破損。如下試分析這個(gè)現(xiàn)象及為何雙層隔膜破損后單層隔膜反而能運(yùn)行較長時(shí)間。

隔膜上部的集氣后會(huì)在升壓后被壓縮，氣體被壓縮做功會(huì)導(dǎo)致該處溫度升高，這使得內(nèi)外隔膜間的防凍液（主要成分是水）不斷的被加熱直至汽化，內(nèi)外隔膜間壓力升高，設(shè)備顯示泄露報(bào)警。從上面的分析可以看出集氣需要過程，設(shè)備顯示泄露報(bào)警前的運(yùn)行時(shí)間實(shí)際就是不斷集氣至一定量的過程。

4 結(jié)論

高壓煤漿泵隔膜破裂問題連續(xù)生產(chǎn)，對(duì)設(shè)備多次破損情況和運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，查找可能造成的原因，希望對(duì)找到隔膜破裂的真正原因提供幫助。