引进高压隔膜泵的特点及使用性能分析.pdf

4 I 引进高压隔膜泵的特点及使用性能分析 毋安民 山西铝厂，山西河津，0 4 3 3 0 0 摘要隔膜泵具有寿命长、袖耗低、靛卑高．产能大等多项优点，本文对由荷兰引进的隔膜 泵的特点和使用性蓖做一升绍和分析． 关键词高压隔膜泵；料浆输进设备；袖隔离泵 。 隔膜泵是目前世界上较为先进的料浆输 送设备，它与传统的油隔离泵相比具有活塞 寿命长、油耗低、效率高、产能大等多方面优 点⋯。美国、荷兰、德国等相继研制了这种 泵，广泛应用于煤碳，水泥，电力、化工等行 业，特别适合于氧化铝工业，许多国家大型 氧化铝厂采用隔膜泵输进铝土矿浆。。山西 铝厂9 0 年代初，由荷兰G E H o 泵公司引进 了3 台压力为6 4 l O 平a ，最大流量为 4 9 0 m 3 ／h 的隔膜泵，用在拜耳法溶出系列输 送铝土矿浆。自1 9 9 2 年投料以来，泵运行稳 定，性能良好。本文对隔膜泵的特点及使用 性能做以介绍和分析。 1泵的结构、工作原理 1 ．1 主要技术参数该泵为双缸双作用型 活塞隔膜泵，型号Z P M l l 2 0 1 2 5 0 型， 额定功率1 2 5 0 K W 冲程2 0 英寸，活塞直径 1 l 英寸 。设计压力7 5 1 05 P a ，最大工作 压力6 4 1 舻P a 。流量范围4 9 ～4 9 0 m 3 ／h ， 冲次3 ．7 3 7 次／r a i n ，人口静压1 ．2X 1 0 5 P a 。 料浆要求指标 料浆密度最大1 5 0 0 k g ／m 3 粘度最大28 厘泊 温度最大9 5 ℃ 固体浓度最大3 0 0 9 ／L 固含1 4 ％～2 0 ％ 重量比 苛性碱浓度 2 5 5 ～2 3 5 9 ／L N a 2o I ．2 结构泵主要由传动部分、动力端和液 力端三大部分组成。传动部分包括主电机、 冷却器、联轴节、减速齿轮箱；动力端包括机 架、齿轮、曲轴、轴承、润滑油泵等； 液力端可分成推进液靖和料浆端，推进 液端包括液压缸、活塞、缸套及拉杆，料浆端 包括隔膜室、隔膜、隔膜控制系统、进料阀、 出料阀、支承弯管、进料补偿器、脉冲阻尼 器，该部分与料浆直接接触。 1 ．3 工作原理主电机带动减速齿轮箱传 动到动力端，通过拉杆使活塞作往复运动。 当活塞向右运动时，活塞借助油介质将左边 隔膜室隔膜吸向右方向运动，左室出料阀关 闭，隔膜室压力降低，进料阀在进料料浆压 力作用下打开，吸进料浆充满隔膜室。而同 时右隔膜室的隔膜通过油介质推到右方向运 动，进料阀关闭，出料阀打开排出料浆；同理 当活塞向左运动时，右室进料阀打开吸人料 浆，左室出料阀打开排出料浆，这样活塞连 续作往复运动，料浆不断的吸人和排出。如 图l 所示。隔膜室内的隔膜只能在限定的范 围内运动，如果超过一定的范围隔膜就会被 作者简介毋安民 1 9 6 3 一 ，男，山西河津人．太原重型机械学院学士，山西铝厂高级工程师 万方数据 4 2 鼓破，为了及时调整隔膜正常运动的位置， 设置了隔膜控制系统和推进渡系统。这是隔 膜泵的技术关键。 圈1 隔膜泵工作原理简图 当隔膜凸凹运动超出限定范围时，在隔 膜探测杆头部上装的磁环和探头相互作用发 生信号，将检测单元的信号以开关信号方式 送给控制单元。控制单元接受检测单元信号 后，按预先编好的程序通过信号灯显示；同 时通过执行单元，自动控制推进液系统中的 二位二通阀，进行补排油任务，使隔膜总在 限定的位置运动。 2 与国产油隔离泵性能比较 2 ．1 活塞部分寿命长3 台泵中的6 个活 塞缸，活塞运行时间最长已达2 2 7 1 0 h ，仍在 继续运转。检查活塞、缸套及拉杆的磨损程 度在正常范围之内。这是由于隔膜泵利用蕊 膜将活塞与料浆彻底隔开，使活塞在油介质 中工作，从根本上解决了提高活塞寿命的途 径，大大提高了活塞、活塞环，拉杆、缸套的 寿命。而油隔泵是利用油比重小于矿浆比重 的原理，借助油隔离罐，利用油介质将活塞 与矿浆隔开，在运转过程中难于控制油和料 浆界面，总会有料浆进 活塞缸内，造成活 塞部分严重磨损，缩短寿命。据计算隔膜泵 括塞部分的寿命高于油隔离泵3 ～5 倍以 上。 2 ．2 隔膜寿命长在该泵中由于隔膜的变 形量有专门的控制系统来保证，提高了隔膜 寿命。在正常操作条件下，进口隔膜寿命不 低于8 0 0 0 h ，国产隔膜可达2 0 0 0 h 。由于输送 的是温度高，碱性浓度太，硬度高的铝土 矿，这个寿命是不低的。P D l 0 1 、P D l 0 2 两台 泵自试运转至今共有5 5 个隔膜破裂，主要原 因是系统压力不稳，操作使用不当所致，并 非正常疲劳损坏。 2 ．3 进出料阀寿命长进出料阀寿命已达 到2 4 0 0 h ，而油隔泵阀寿命一般为1 0 0 0 ～ 1 4 0 0 h 。隔膜泵进料阀设置在隔膜室下方，出 料阀在隔膜室上方，料浆夹进来的气体随着 隔膜往复运动，随同料浆自动排出泵外，避 免了气体对阀门的冲击和震动，阀运动很平 稳，从而延长了寿命。而油隔离泵在运动 时，料浆夹进来的气体聚集在油罐上部，用 手操作排出泵外，往往不能及时排气，结果 使泵内集结大量气体，造成泵阀的冲击和震 动，阀磨损加快，寿命缩短。 2 ．4 油耗低该隔膜泵单位油耗基本为 零，只有在更换隔膜和检修时损失油。而油 隔离泵在运转时，油罐内和料浆面经常出现 乳化现象，部分油被料浆带走，以Y G B l 4 0 1 4 0 型油隔泵为例，单位油耗高达3 W i n ”h 。 2 ．5产能大我厂拜耳法溶出部分年设计 生产能力为6 6 万t 氧化铝，生产运转率按 9 5 ％计，1 h 生产能力为7 9 ．3 l t 氧化铝，去溶 出的矿浆为1 2 9 6 t ／h ，即9 0 2 m3 ／h ，全部由两 台隔膜泵承担向溶出单管预热器输送，然后 经脉冲缓冲器送人压煮器加热和溶出。仅单 管预热器长度为2 4 0 0 m ，在这种大流程系统 如采用国内油隔离泵是不可能完成的。测得 泵的容积效率P D l 0 1 为9 5 ％～9 8 ．3 ％ P D l 0 2 为9 6 ．1 ％～9 8 ．7 ％。该泵容积效率 高是由于活塞磨损小，密封性能好，泵内存 在的气体少。而油隔泵在运转过程中经常出 现料浆进人活塞缸内，加速了活塞和缸套的 磨损，并且油罐顶部聚集了大量气体，影响 泵的效率。 万方数据 4 3 2 ．6 检修方便该泵由于设计了一套高压 油附属装置，即检修专用工具，使易损件能 快速更换，大大缩短了停泵检修时问。 3 泵的使用性能分析 3 ．1流量泵目前已运行6 年，在实际生产 中，一般流量为2 8 0 m 3 ／h 、3 3 0 r u T h 、3 5 0 m ／h 、 3 7 0 m 3 ／h 、4 2 0 m 3 ／h 。还未达到设计流量 4 5 0 m T h ，这主要是由于受到溶出系统其它工 段条件制约。随着系统的不断改进和完善， 产量将逐步提高，根据我们对泵前面几个流 量台阶的提高分析，该泵达到设计流量 4 5 0 m 3 ／h 是不会有问题的。 3 ．2出料压力实际工作压力为5 3 5 8 巴，随着流量逐步提高，泵可以达到在 4 9 0 m 3 ／h 时压力为“巴。 3 ．3 入口静压实际进料压力为1 ．5 巴，大 于设计确定的人口静压值1 ．2 巴，因此泵运 行是安全的，不会发生汽蚀现象。 3 ．4 泵的机械效率设计规定最低7 7 ％， 实际P D l 0 1 泵达到了8 3 ．2 ％～9 5 ．2 ％ P D l 0 2 泵达到了7 9 ．5 ％～9 4 ．7 ％。 3 ．5 调速灵活泵可在3 ．7 ～3 7 次／r a i n 之 间无级调速，即使在最低转速时，也能平滑 起动。 3 ．6 易损件寿命易损件的寿命都超过了 外商的保证时间。 4 存在问题及改进建议 1 卡阀现象泵在运行过程中多次出 现卡阀现象，其原因主要有两种．一是由于 一水硬铝石矿硬度高难磨制，料浆中总会有 一些大颗粒出现，同时在料浆磨制及输送过 程中混入了杂质 如石灰石中的焦炭渣 ，被 吸人阀腔造成堵塞。针对这种状况，在来 料方向增设过滤器回转筛。该回转筛 可将大于6 m m 的颗粒及杂质过滤掉，对料 浆中0 ．3 ～2 r a m 颗粒，采取除砂措施加以 控制，这样减少了卡阀的次数，提高了设备 运转率。但目前对料浆中2 ～6 r a m 颗粒及 杂质尚无过滤设施。研究一种即能挡住大颗 粒，又不会堵塞进料管路的过滤设施是下一 步急待解决的问题。二是在进料补偿器料位 低于l m 时容易卡阀，正常料位是1 ．3 ～ 2 m 。因此，要加强操作管理，对进料补偿器 的料位加以观察控制，当料位低于l m 时应 及时排气，料位高时应通人空气，始终保持 正常料位1 ．3 ～2 m 。 2 阀门磨损问题易损件的保证基础 是以料浆必须具有下列粒度分布为前提条 件的。即9 9 ％ 5 0 0 ．u m ，9 9 ．5 ％ 7 0 0 ／Z m ， 9 9 ．7 5 ％ 1 0 0 0 t z m ，1 0 0 ％ 1 ．2 1 0 5 P a 。如果进料压力太低，即进料不 足，出料压力就会降低，当降低至脉冲阻尼 器中预充氮气压力之下时，出料管将会产生 振动，导致隔膜及氮气包破裂。 5 泵在启动时必须先盘车，慢慢填充 油，进料压力控制在0 ．8 一l 1 0 P a ，等油充 满补油指示灯灭之后，再将压力提到1 ．5 1 05 P a ，然后启动泵．否则直接启动，会 使推进液油补充不足，活塞两边油不平衡， 影响活塞及隔膜的正常运动，降低容积效 率。 6 定期更换隔膜和油虽然在正常运 行条件下隔膜的寿命都超出了合同规定的期 限8 0 0 0 h ，最长已达到1 2 7 0 0 h ，但也要定期更 下转第4 0 页 万方数据 毙较大，一般激凄越寓，鑫度越努。簇滠度 蘧赛，竣氧管麓容易损坏，更换唆载管又；l 起温度的下降，因此，保持合适的潞菔十分 重要。据报道，温度在5 0 0 ～9 0 0 ℃范围之 内时，最适于嘲黼化二锑的生成 2 s b O j 0 2 2 S b 2 0 ． 3 因此反席滠度应高于9 0 0 ℃考携避免 生残亮蛰锑。撩箨孛实嚣将藩整羧制在 9 0 0 9 2 0 ℃静藏匿之内。 根据生产攥践，温度对锑自平均囱度的 影响如下 温度，℃8 6 08 8 09 0 09 2 0 9 3 0 白度，％9 4 ．59 6 ．2 9 8 ．09 8 ．39 7 ．8 当湿囊戴- T “ 8 6 0 ℃时，锑垂蠡爱下海赛 显，燕当澈魔辫子9 3 0 ℃对，产生天黧结 氧，造成操作困难，锑自白发也有所下簿。 1 ．4管理及就它影响管理是影响锑白白 度的决定性因豢。尽管有先进的设铸，没有 一个好的管理方法，要想提高锑白自由度是 不可能的。露穷厂设备先进、槐槭他程度 嘉，年产1 5 瓣} 粒锑鑫厂是震8 令羔久轻较 操作。癯氆簸避_ 『8 次试车才达劐骏壤想的 结果。8 次试率中，不仅是处理技术问题，更 重要的是处理管理问题，是技术和管理的 “瘩台期”。默骧辩控崩到产品瞧装，无一援 并蔫要管联秘技术紧密结合，繇个醛节氆理 问题都会影响到试车效果。如清溅端氧，国 内厂进行此项操作最少需要十几分钟，这个 过程影响到温度，清理的时间越妖，强度降 低越多，从而对白度的影响越大，烃技术改 进和操作黧念蠢，现涛理结氧其辩举列一分 势，清理终鬣藩瑗量晁乎投毒影响。这其 中，改进最技术问题，攥作配含热管理问 题，改进詹投有操作配合，改进得褥好也行 不通。 正式投产同样需要严格管理，严格控制 风量、风艨、炉温、锑液深度等各个露要环 节，捧好联婚数据记录。诀囊分据赣究生产 串出璃静麓惩。慧结出最好静热懋蠢法。壶 于管理得警，该厂工作环境干净清洁，生产 稳定，井然礴序．国外客商参观胼连连称 赞，称其为所见过的最好的锑白厂。 2结语 疆土努耩了锑鑫骜彩壤嚣索鬣姓瑾方 法，这些方法已成秘地用于生产嶷践，基本 上解决了锑臼白度不高的难题，麓抒项经济 技术指标在阐内名列前茅。 气c p t c 7 口c ”雌懈q o e ’口c “砖q ℃d ≯0 1 皓嘴曝 p ∞气c 7 口e 1 吧。睁崎c 。口o “淞q c o q c 4 0 0 1 0 1 日7 ≈c “婚％q 月“ ∞∞t E 上接第4 3 页 撰，戳避免隔骥玻后精装进太薤塞酝逡，滂 罅 理十分困难，X 髓溪工时，影响垒产。为建 建设隔膜使用薄命以不超过1 2 0 0 0 h 为蜜全通过生产实践表明，该泵运行稳定可 期。每当隔膜破裂后，必须检查探头储号源靠，隔膜阀f 1 游易损件寿命超过了外商保证 和隔膜探杆与轴凑之间的间隙，清理滔察缸期限，而且糍耗低、效率高，控制篆统先进， 和推进液油路系统申的料浆，以便照换勰检修方便。分析证明该泵完全适食予拜耳法 涟。高压藩出豢境簸送一拳硬铝石锯犷浆。 ￡7 圭秀撬巍藏逮器冷帮瘩按戴定瘟使 参考瓷辩 用软瘩，两实黼使用的是普通承，酱道求硬 ⋯⋯ 度高，易结垢，影响冷却效果，必须定期清理1 叶列明等着．氧化铝生产过程与设备．冶金工业 冷却器及管网中的结垢，建议最好使用软水 出版社- 以解决此问题。 2 德国A L U M I N I U M , 1 9 9 6 ， 6 J 万方数据