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清淤专家--利用活塞隔膜泵输送高粘度的沉积物

作者：Friedrich Wiechmann 来源：PROCESS《流程工业》

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流程设备中沉积物的液力输送可以用“两相”介质的输送来描述：一相是固体颗粒构成的被输送介质，另一相是管道系统中的液体输送介质。为了使沉积物从A处运送到B处，必须根据沉积物粘稠的程度保持管道中的输送液体具有不同的流动速度。活塞式隔膜泵是一种非常适宜输送流程设备管道中沉积物的泵产品。

适用于流程设备管道沉积物的输送泵有着不同的失效方式（例如：腐蚀、表面侵蚀、和/或两种方式的组合）。而沉积物中固体颗粒的硬度对泵零部件的磨损有着重要的影响。同样，固体颗粒的形状和大小对磨损也有一定的影响。

遗憾的是没有一种方法能够真实地预测泵所发生的磨损情况。对泵的磨损情况最有说服力的测试方法是美国材料与试验协会ASTM G 7582标准中规定的Miller值。Miller值测试适用的泵材料是含铬27％的铬钢，硬度为HRC 62。典型的Miller值为：铝土矿沉积物（9~400），烟灰（10~120），金属铜沉积物（2~120），铁渣（25~130），碳渣（6~57），高岭土（7~30）或者其他积物（铀矿渣，24~644）。

脉动缓冲器中的膜片必须与所输送的沉积物性能匹配

为了选择合适的泵，可按下列方法粗略的进行选择（根据Miller值）：

■ 叶片泵：1~50，
■ 柱塞泵：50~70，
■ 活塞式隔膜泵： 70。

活塞式隔膜泵最适合于输送高磨损性能的沉积物。

活塞式隔膜泵的结构

在输送流程设备管道中的沉积物时，流程设备控制阀、泵壳、管道的吸入端和输出端以及压力缓冲装置都将受到冲击。管道应有较厚的壁厚，因为它所承受的不仅仅是较大的压力，而且还承受着沉积物的磨损。一般来讲，沉积物输送时的速度必须低于2.5m/s的极限值。如果没有合适的防护措施，过高的速度（在硬度、颗粒大小、颗粒形状、颗粒分布、颗粒的脆性、粘稠度和比重等参数的影响下）会加速管道的磨损。

在高压大流量的时候，这样的隔膜泵总是需要低转速的预供泵（例如叶片泵）辅助供给的。在吸入端一般都有一个具有缓冲作用的流量稳定器（大多数是气体压缩缓冲器），这种结构可以有效地避免气蚀，提高了泵的充填率。在泵的输出端压力管道中也安装了一个运送空气缓冲器，使得缓冲器的膜片可根据沉积物的特性进行匹配调整。缓冲器中的气体压力为工作压力的0.6倍（最佳缓冲）。缓冲器体积尺寸的大小也是非常重要的。

传统的Triplex结构的活塞式隔膜泵

脉冲缓冲器

未设置的空气缓冲器应按一定的工作压力进行设定，这种缓冲方式是不可调节的，并且不在充填的预应力调节下工作。为了将运送空气和被输送液体中的气体分割开来，使用了膜片，并且必须连续不断的充气，保持缓冲器的压力稳定。气体缓冲器的这种结构（膜片上、下支持架结构）对膜片的使用寿命有重要的影响。如果支持架在膜片的上方，则被输送的介质可进入膜片和缓冲器壁之间。当膜片在这层附着物上运动时，若某处出现损伤时，气体就会泄漏出来。另外，对于腐蚀性的被输送介质应注意缓冲器壳体材料与膜片的性能匹配。

带有下置膜片支持架的缓冲器与缓冲器内壁中的附着物和被输送介质之间的问题较少。密封面和膜片的材料都与被输送介质相互匹配。可调节的气体缓冲器可以根据各个具体工况的不同调节工作时的压力比，也就是说不会出现没有未经缓冲的脉冲。这种缓冲方式实际上是开式脉冲缓冲与气体缓冲器复合而成的缓冲方式。Abel公司在这种缓冲方式中补充增加了一类智能化的脉冲缓冲器系列，它可以不受实际工作压力的影响将被输送介质的残余压力波动降低到2%以内。流程设备的生产控制阀的体积大小按照控制阀的负载大小，控制阀可能遇到的流速进行选择，并且是宁小勿大。只有这样选择的控制阀才能达到很高的使用寿命。所有的控制阀部件都可以经检查孔拆卸、安装，也就是说不必拆卸控制阀就可以对阀内的磨损件进行更换。

易于维护保养

在确定泵工作侧的尺寸时应考虑膜片、工作压力、希望的磨损期限等等因素。在对泵进行维护保养时，可在不拆除泵吸入端和输出端管道的情况下打开泵壳。在泵壳之下是一个膜片环，它将膜片压下泵壳，并保持一定的压力，既防止了液压介质进入产品，又防止了被输送的产品混入到液压介质中。膜片的尺寸大小设计的非常合适，既不会过于膨胀也不会收缩的过小。常用的膜片材料是：NBR、 HNBR、EPDM、FKM等。对外利用O型密封圈密封。在膜片的中央有一块金属板，它的任务是保持膜片位置不变，增加膜片的稳定性；另外，它还用于与膜片连接杆连接。该金属板可以承受的系统工作压力最高可达250bar（2.5Mpa），这样一来，即使压力阀出现故障或者没有连接压力阀时也不会引起膜片的损伤。工作时可利用膜片调节杆调节膜片工作时最前方和最后方的工作位置，并对工作位置的准确与否进行监控。在正常工作时，调节系统并不介入工作，使膜片可以自由的运动。这一措施使得膜片的使用寿命大大提高，在某些场合下可以超过8000h。

Abel公司研发生产的是Triplex和Duoble-Duplex系列活塞式隔膜泵。在Triplex系列的活塞式隔膜泵中，柱塞的行程是恒定的。在Duoble-Duplex系列活塞式隔膜泵中，柱塞前后两侧的容积是不同的，与Triplex系列的泵相比，其残余脉动控制性能较差。

用户对泵的要求是高效率、高可靠性、使用寿命长等在该液力隔膜泵中都得到了满足。

他们生产的HM系列的隔膜泵是一种适合于输送腐蚀性和高腐蚀性沉积物的隔膜泵。它是一种卧式的隔膜泵，其行程长，柱塞运动速度慢。其每分钟的行程次数最大为60次，在特殊情况下或者小型泵的速度才能达到120次/min。有决定作用的是最大柱塞尺寸和柱塞运动速度、不平衡度（偏心，偏心杆）以及控制阀的工作速度。这些种类的隔膜泵以HMT（Triplex，单向作用的）和HMQ（Double-Duplex，双向作用的）品牌投放在市场上。

小结

Abel公司研发生产的活塞式隔膜泵有着多种多样的用途。其应用范围包括加热消毒容器和流程反应釜、压力过滤装置、流程设备管道中的石油精炼沉积物、地下水排空和沉积物排空以及空中和地面的灰尘输送转移等。它非常适合运送Miller值为70以上的高磨损性沉积物。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (10/29/2007)


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