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生產，結合對設備多次破損情況和運行狀況進行分析，闡述可能造成的主要原因，希望對隔膜破裂的真正原因提供幫助。

關鍵詞：高壓煤漿泵;隔膜破裂;破損

1 設備狀況及破損情況

1.1 設備參數

高壓煤漿泵，P0701A/B，介質為水煤漿（含固60%～63%），流量24.37～45.63m3/h，進口最低壓力0.1MPa（A），出口最高壓力10.56MPa（A），工作溫度50℃，結構形式為雙軟管活塞，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能改造后的負荷。提負荷前流量和壓力分別為～30m3/h和（5.8～6.1）MPa，提負荷后流量和壓力分別為～40m3/h和（6.9～7.1）MPa。

1.2 破損情況

運行一段時間，外隔膜活塞側中上部出現扯裂，此為較為典型的氣體存在造成的破壞。

1.3 設備更新改造對比

隔膜泵殼頂端與排氣閥的φ6～8直通孔更改為壓環結構。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，運行一段時間，外隔膜活塞側中上部出現扯裂。

1.4 設備說明

①內外隔膜間的介質為潤滑傳壓介質，新隔膜采用了加裝兩側排氣條的結構，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結構，但在排氣閥不變（彈簧力不變，背壓設定0.8bar不變）、加工精度影響、油環境不是非常良好的條件下，壓環下方排氣通道的大小會影響排氣。

2 設備結構及注油、注防凍液要點

2.1 設備結構

設備結構如圖1所示。

2.2 注油、注防凍液要點

①前提內隔膜注滿水，當活塞運動到如上圖位置（遠止點），由泄漏補償閥處向液壓腔注油，當油位高于排氣閥位置時，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，確認后再安裝泄漏補償閥及其他部件，且在一個缸安裝完畢后依次按相同程序給另外2個缸注油;

②前提也應使內隔膜注滿水，防凍液注入量為0.75L，運行排液，排凈為止，安裝泄漏報警絲堵。

3 分析

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

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，如按照正確程序嚴格控制進行，則液壓腔內的氣體會最大限度的排出，不會殘留較大量氣體;

②運行過程，活塞由遠止點（隔膜側）向近止點（曲軸箱側）運動時，隔膜由受擠壓的變形狀態恢復成圓筒形，并產生負壓（P負），煤漿泵進口壓力（P進）0.2MPa左右，通過該壓差（P進-P負）煤漿頂起閥球進入內隔膜（一級隔膜）;這個過程隔膜內產生負壓，液壓腔同樣也會產生不小于它的負壓，正常情況下液壓腔內油品受熱會產生少許氣體，平衡閥排氣會殘留少許氣體，外界不會有空氣從活塞環隙進入到液壓腔內，但由于活塞環長時間的運行及負荷的提高，可能會引起活塞磨損而使其環隙增大（活塞環正常的檢驗周期為8000h或1年），提壓時由于潤滑油分子大經過活塞環節流后不能從小間隙流出，而降壓時，由于外界氣體分子小導致雖經活塞環節流但少仍有少量空氣進入，該部分氣體未能在低壓缸下側停留，通過腔內液壓油的流動至外隔膜頂部堆積，即排氣閥處，如圖2所示;

③隔膜泵殼頂部的排氣閥及進出口管路、結構等是泵的自排氣系統，泵在正常運行時，排氣閥會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入氣體的速度慢時，就會出現氣體累積，這樣就會在運行一段時間后有較大量的氣體存在，進而導致隔膜破裂;

④隔膜泵的自排氣系統速度與壓差和阻力有關，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結構，出現節流，增加了阻力，降低了排氣速度，使其低于了進入氣體的速度，出現氣體累積;

⑤鑒于改造前排氣孔與液壓腔是直通的，因此可在壓環結構和強度不受影響的前提下，擴大壓環下方排氣通道，效果可在加油時當油位剛剛高于排氣閥高度時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。

隔膜運行一段時間后會出現泄露報警，一般認為是內外隔膜間的防凍液未排凈，這一點個人認為不是，如果是未排凈的原因那起始狀態運行時就會有，為什么會運行一段時間后才出現，這段時間長的有時候4天以后才出現，而且這種情況一旦出現隔膜較大幾率會破損。如下試分析這個現象及為何雙層隔膜破損后單層隔膜反而能運行較長時間。

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

4 結論

高壓煤漿泵隔膜破裂問題連續生產，對設備多次破損情況和運行狀況進行分析，查找可能造成的原因，希望對找到隔膜破裂的真正原因提供幫助。