低压煤浆泵原理及故障维护

低压煤浆泵原理及故障维护第1页/共36页双缸双作用隔膜泵结构原理图

牛牛文库文档分享第2页/共36页三缸单作用隔膜泵结构原理图

牛牛文库文档分享第3页/共36页★结构概述

★隔膜泵的结构型式是指活塞的单双作用、活塞缸数、活塞的立式及卧式。隔膜泵有双缸双作用、三缸单作用卧式结构，多缸单作用立式结构等，常用的为双缸双作用、三缸单作用卧式结构。双缸双作用、三缸单作用隔膜泵，均由传动系统、动力端、液力端、液压辅助系统、进出料补偿系统、控制系统组成。★传动系统由电动机、减速机（或皮带）组成。★动力端主要是指曲柄连杆机构，其功能是将旋转运动转化成直线运动，为活塞提供动力能。动力端有含一级齿轮传动及无齿轮传动两种结构。★液力端是指完成液体输送的部分，由活塞缸、隔膜室、阀箱等组成。★液压辅助系统由润滑系统、冲洗系统、排气系统、机械泄压系统及控制仪表组成。润滑系统的功能是强制润滑动力端轴承、十字头滑板、导板。冲洗系统的作用是润滑、冷却活塞杆。排气系统的功能是将隔膜室内油介质中空气排出，以提高隔膜使用寿命。机械泄压系统的功能是：当工作压力超过限定值，并且电气压力控制系统失灵的情况下，使隔膜与活塞之间的油泄出，保护隔膜泵的零部件不因过载而遭破坏。★隔膜泵的瞬间流量是随时间按三角函数关系变化，由于流量不均匀性，致使泵的吸入、排出压力波动，影响泵及管路寿命，为减少压力波动，必须设置进出料补偿装置。隔膜泵进出料补偿系统采用空气室及圆筒式压力补偿罐进行流量补偿，确保流量均匀，进而保证进、出料压力稳定。★控制系统由隔膜行程检测单元、隔膜行程PLC控制单元、推进液调整单元、冲洗润滑控制单元、安全保护控制单元、主电机驱动控制单元、现场监控操作单元、集中监控操作单元组成。

牛牛文库文档分享第4页/共36页★技术参数

隔膜泵的技术参数是指基本性能参数、连续运转率及易损件寿命、输送介质及运行工况参数。★基本性能参数是指输送的流量、吸入压力、排出压力、电动机功率及调速性能、泵的重量、泵的外形尺寸等。★连续运转率是指泵的工作制及效率。★易损件寿命是指橡胶件及阀件等的寿命，这两个参数是相互关联的。★输送介质参数是指所输送的介质的密度、粒度、粘度、酸碱性、温度、重量浓度等。★运行工况参数涉及隔膜泵选型的经济性、合理性。

牛牛文库文档分享第5页/共36页隔膜泵的流量可分为理论、实际平均输出流量及瞬时输出流量平均输出流量：

★泵的活塞在每个往复行程中排出的液体体积是相等的，泵的理论平均输出流量是恒定的，其值为：

Qth=kzAsnτ/60Qth：理论平均输出流量，m3/sk：作用数；单作用泵k=1，双作用泵k=2z：活塞缸数

A：活塞面积，m2s：活塞行程，mn：活塞每分钟的往复次数，min-1τ：排挤系数，为考虑活塞杆面积Ad对流量减少的系数，τ=1—Ad/2A★泵的阀的开启、关闭及液体中含气等原因，泵的实际排出流量要小于其理论平均输出流量，实际的平均输出流量值：

Q=Qthη=ηkzAsnτ/60Q：平均输出流量，m3/sη：流量系数，η=0.88~0.98

牛牛文库文档分享第6页/共36页★瞬时输出流量

Qs=ARωsinø

ø：曲柄转角；ø=ωt，ω：曲柄角速度t：时间；R：曲柄半径A：活塞面积

●单缸单作用往复泵的瞬时理论流量是脉动的。

●工业生产中，普遍应用往复泵的结构型式有两种：卧式双缸双作用及卧式三缸单作用（以下简称双缸双作用、三缸单作用）。

●双缸双作用、三缸单作用泵的瞬时流量曲线可由单缸单作用的瞬时流量曲线叠加得到。对于双缸双作用，两缸的活塞的相角差ø=90º。

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双缸双作用瞬时流量曲线图三缸单作用瞬时流量曲线图●双缸双作用的流量变化幅度大于三单缸单作用。

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●流量不均匀系数δq：表示瞬时流量不均匀程度。

δq=（Qsmax-Qsmin）/Qsm

Qsm—平均流量。

根据伯努利方程，在泵排出管路任一点a，有：

Pa/r+Qs2

/2Ag+ha+ΣSa=恒值

Pa—a点处的压力；Va—a点处的流速；ha—a点处的水柱高；

ΣSa—a点处的各种水力损失及惯性损失的总和

Qs：a点处的瞬时流量

流量脉动必然造成压力脉动，并且是二次方放大的关系。●δP：压力不均匀系数，表示压力脉动。

δP=（

Pmax-Pmin）/PmPmax—最大压力；Pmin—最小压力；Pm

—平均压力●在实际工业生产中，一般压力不均匀系数值为0.01～0.05，高压时取小值，低压时取大值。为保证往复泵及管路的正常使用，往复泵必须设置进出料补偿装置。进出料补偿装置型式很多，常用的有圆筒补偿罐及球型空气室、筒式空气室。大多数往复泵经过补偿装置后，其压力不均匀系数大多能达到0.01～0.05的要求。

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●吸入过程的隔膜表面的压力公式：

Pg/γ=Pa/γ+Hc-(V2/2g+Hz+HG+Kz+KG)

Pg

：隔膜室内隔膜表面的压力

Pa

：大气压力

Hc

：液体表面与隔膜室内隔膜表面的位差

Hz：外吸入管路及泵内至隔膜室内隔膜表面的管路的沿程阻力水头

HG

：外吸入管路及泵内至隔膜室内隔膜表面的管路的沿程惯性水头

Kz

：单向阀阻水头

KG

：单向阀惯性水头

V：流速

g：重力加速度

γ：比重

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●

吸入过程的活塞表面的压力公式：

Ph/γ=Pa/γ+Hc-(V2/2g+Hz+HG+Kz+KG+Kb+Kgz)

Ph

：活塞缸内活塞表面的压力

Hc

：液体表面与活塞缸内活塞表面的位差

Kb

：隔膜变形的液体能量损失

Kgz

：隔膜及导杆运动惯性水头

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在吸入过程中，要求隔膜室内隔膜表面的压力必须大于所输送的矿浆的饱和蒸汽压力，否则造成矿浆汽化，造成隔膜与矿浆脱流，引起撞击、噪声、振动及容积效率下降，还可造成隔膜异常变形，进而引起隔膜寿命降低，严重的造成隔膜瞬间破裂。活塞缸内活塞表面的压力必须大于缸内推进液油的饱和蒸汽压力，否则造成推进液油的汽化，造成推进液油与隔膜或活塞脱流，同样引起撞击、噪声、振动及容积效率下降，还可造成隔膜异常变形，进而引起隔膜寿命降低，严重的造成隔膜瞬间破裂。隔膜泵与其它往复泵相比，对最小允许吸入压力有严格的要求，且大于其它往复泵。对于泵输送不同的介质及工况，最小允许吸入压力也是不同的。

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★排出过程：活塞表面的压力公式：

Pd/γ=Pa/γ+Hc+V2/2g+Hz+HG+Kz+KG+Kb+Kgz

Pd：活塞缸内活塞表面的压力

Hc

：液体表面与活塞缸内活塞表面的位差

Hz

：外排出管路及泵内至活塞缸内活塞表面的管路的沿程阻力水头

Hz

：外排出管路及泵内至活塞缸内活塞表面的管路的沿程惯性水头

Kz

：单向阀阻水头

KG

：单向阀惯性水头

Kb

：隔膜变形的液体能量损失

Kgz

：隔膜及导杆运动惯性水头

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在吸入、排出过程中的压力变化的分析，可以看出，吸入压力、排出压力与流量无关，其值取决于泵内、外管路的负载特性。泵的技术参数中的吸入压力、排出压力是指最小允许的吸入压力及最高允许的排出压力。泵在实际运行中，其吸入压力大于最小允许的吸入压力，排出压力小于最高允许的排出压力，泵就能正常运行。

牛牛文库文档分享第14页/共36页3.1.型号说明、规格参数★SGMBXX/**

S----双缸双作用

GMB------隔膜泵

XX---最大流量M3/h

**--最大压力MPa★

DGMBXX/

**

D----三缸单作用

GMB------隔膜泵

XX---最大流量M3/h

**--最大压力MPa

★双缸双作用SGMB隔膜泵

系列：

流量：25～450M3/h；压力：1～7MPa；

★三缸单作用DGMB隔膜泵系列：流量：10～345M3/h；压力：4～

20MPa；

牛牛文库文档分享第15页/共36页★隔膜泵的应用

输送介质及运行工况参数

合理选择输送泵型是保证整个工艺系统可靠、经济运行的关键，应具体考虑如下因素：（1）输送介质的重度、粒度、介质的浓度、温度、磨蚀性（2）泵型对管路运行工况变化的适用性（3）泵的吸入性能及效率（4）安全可靠性（5）运行的经济性对于磨蚀性的表述，须引入磨蚀性系数——米勒数NM的概念，米勒数是指磨损过程中被磨损材料损失G（mg）与时间h（时）的关系曲线，一般认为，NM大于50，磨蚀性较强，应使用隔膜泵，活塞泵一般适用于米勒数NM小于30的介质输送。隔膜泵的正常稳定运行对所处工况是有严格的要求，其条件为：严格的粒度分布；介质的两相流特性；吸入性能条件及吸入、排出的压力脉动；多台泵时的峰值叠加问题等。

牛牛文库文档分享第16页/共36页★技术参数指标项目寿命:SGMB、DGMB/GEHO橡胶隔膜寿命：8000小时/8000小时阀橡胶寿命：900~1500小时/900~1500小时阀座寿命：1200~2000小时/1200~2000小时阀锥寿命：1000~1500小时/1000~1500小时噪音指标：≤85dB/85dB运转方式：365日/年;30日/月;24小时/日连续运转率：95﹪/95﹪操作﹑监控系统：计算机人机交互﹑监控﹑故障诊断系统

牛牛文库文档分享第17页/共36页隔膜泵电气使用说明书一：系统构成隔膜泵电气系统由拖动单元、控制单元、监控和操作单元、仪表和传感器单元以及数据采集和分析单元构成。各单元的构成形式详见下图。

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牛牛文库文档分享第19页/共36页1拖动单元拖动单元为主泵的运行提供动力。它包括主电机（马达）和变频器。1.1.1主电机为ABB电机产品1.1.2变频器为ABB产品1.2控制单元1.2.1控制单元在物理结构上由控制柜A1和现场控制柜D1组成。控制柜A1

控制柜A1为整个系统（除变频器的主电源）提供配电和控制逻辑。它包括：◆系统主PLC◆低压配电元件系统主PLC为SIEMENSS7-300系列，它通过端子硬接线方式和变频器构成通讯网络，和系统DCS之间也是通过硬线连接方式进行通讯。

牛牛文库文档分享第20页/共36页控制柜D1现场控制柜D1具有联络泵本体的仪表和传感器、补排油电磁阀激励、接收并向主PLC传递现场信息和操作的作用。1.2.2控制单元在功能上由主泵电机控制、隔膜位置控制以及辅助设备控制组成。主泵电机控制通过逻辑条件下的启动/停止控制和主电机的调速控制来实现物料介质的输送。隔膜位置控制是根据隔膜导杆的运行轨迹来判断隔膜的压缩（运行）状态，通过嵌入隔膜导杆（无磁介质）的磁环发出的磁感应信号作用于自制的磁式传感器，该传感器将信号传递给系

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统PLC，完成对隔膜位置的检测。位置控制由隔膜室上的补/排油气阀的开启/闭合进行，即：通过隔膜室油量的控制来实现隔膜位置控制。辅助设备控制是指对于冲洗泵、润滑泵、推进液泵、主电机风冷电机的控制。其中冲洗泵是用于对“介杆”喷洒液压油进行冷却冲洗；润滑泵是用于对“十字头”及齿轮和轴承进行润滑冷却；推进液泵是用于提供给隔膜室补油的推进液泵；主电机的风冷电机是用于对主电机进行冷却.注意：冲洗泵、润滑泵和推进液泵的电气控制只是控制到了电机，因此在开动主电机前和正常运行的巡检时要检查冲洗泵、润滑泵和推进液泵的状态，并保证在它们正常工作的前提下才能够开动主泵电机。

牛牛文库文档分享第22页/共36页3.1主泵电机工作原理3.1.1主泵电机的启动条件以下是主泵电机的启动条件,这些条件必须同时具备,缺一不可a)冲洗泵运行正常；b)润滑泵运行正常；c)推进液泵运行正常；d)主泵电机的强制风冷电机运行正常；e)推进液空气压力>0.45MPa；f)出料端压力<9.6MPa；g)安全限位闭合；h)无故障停机信号；i)外部提供的允许启动条件；在上述条件完全具备时，也不要立即启动主泵电机，应该使冲洗泵、润滑泵运行5-10分钟，使得润滑液和冲洗液能够到达润滑和冲洗部位，再开动主泵电机。

牛牛文库文档分享第23页/共36页3.1.2主泵电机的停止条件以下是主泵电机的停止条件,这些条件不需要同时具备,有一个即可停机。a)冲洗泵运行故障；b)润滑泵运行故障；c)推进液泵运行故障；d)主泵电机的强制风冷电机运行故障；e)推进液空气压力低于下限值；f)出料端压力高于上限值；g)综合故障停机信号；h)外部提供的停止信号；

牛牛文库文档分享第24页/共36页3.1.4开/停机顺序（1）开机顺序 启动润滑泵启动冲洗泵启动推进液泵主泵电机的强制风冷电机运行主泵电机运行指示灯闪亮启动主泵电机无补/排动作阶段升速无补/排动作继续升速

牛牛文库文档分享第25页/共36页2）停机顺序 减速至10HZ以内停止主泵电机停止推进液泵停止冲洗泵停止润滑泵

牛牛文库文档分享第26页/共36页3.3补排油工作原理3.3.1隔膜破损判断隔膜破损的时候在外观上基本上会出现补油的动作频繁。流量下降，电机电流波动较大。当出现上述情况应及时停机，检查隔膜室内是否有料浆混入。简单的检查方法是：通过打开放气阀或排油阀查看油质变化。注意：由于机械密封或其它问题引起的隔膜室油量的大量泄露同样会出现类似隔膜破损的表征。3.3.2更换隔膜时注意事项当发现隔膜破损时，应及时检查导杆的支撑套是否有划伤或磨损，导杆与支撑套的间隙是否过大，导杆与支撑套的间隙应该不要大于2mm为合适。这时还要及时检查补/排油的磁信号传感器的信号准确性。分析隔膜破损的原因，更换损件。3.3.3初始补油当更换完隔膜时，操作箱的“本地/远程”旋钮选择“本地”。相应的隔膜室把“初始补油”选钮置位，即相应的隔膜室处于初始补油状态。

牛牛文库文档分享第27页/共36页这时启动主机并开始盘车补油。在盘车补油的整个过程中排气阀要一直处于打开状态，待空气排净或升速前关闭。注意：初始补油的过程中，无法调速。如不出现补油信号，或转2个周期后盘车补油结束。初始补油旋钮复位。初始补油的概念是：当某一隔膜室更换隔膜后或者隔膜室盖因为某种原因拆卸而重新安装后（即某一隔膜室内无油或严重缺油）需要对相应隔膜室进行的补油行为称为初始补油。

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