兰州石化公司污水处理厂化工污水处理车间 甘肃兰州 730060
摘要：简要介绍了隔膜式计量泵的结构及工作原理，重点针对该泵出现的典型故障，从损坏形式、产生原因、检修方法等方面进行分析，提出运行维护策略，保证设备长周期运行。
关键词：隔膜计量泵；隔膜；进出料阀件；连杆组件；故障
1.前言
化工污水处理装置碳酸钠隔膜计量泵主要为A/O池及曝气池输送碳酸钠溶液，以保证微生物生化活动必要的碱度，输送介质呈弱碱性并易结晶。该泵的制造商为法国米顿罗公司，型号为MC72P125P4/VV3，主要参数：流量3.89m3/h 额定压力4BAR，功率3.5KW 电机转速：1150r/min，2004年投入生产运行。
2.隔膜计量泵的结构及工作原理
MC型隔膜计量泵是能够精密设定泵排出流量，通过流量调节机构，可以将行程由零至100%进行线性变化调节的柱塞泵。泵由电动机经联轴器通过蜗轮减速机构驱动“N”形曲轴及凸轮，经十字头将回转运动改变为往复运动。作往复运动的柱塞与隔膜并无直接联接，而是借助于柱塞工作腔内的工作介质（液压油类）把两者运动连接起来，由柱塞的往复运动使工作腔内的容积及压力产生变化，带动隔膜前后鼓凸来完成计量和输送流体的工作。
计量泵补偿系统由于计量泵的柱塞与隔膜之间的动力是靠工作介质腔内的油来传递，因而工作介质腔内油的压力大小和容量的多少，对隔膜泵的性能及隔膜本身有着重大的影响。不论是压力和油量过大（多）、过小（少）、或者含有气体，泵均不能正常工作，因此计量泵设计了补偿系统。补偿系统是由一个安全阀和补偿阀组成。当压力超过一定范围时，安全阀应及时起跳释放高压；当压力和油量不足时，补偿阀打开补充工作介质，来保证隔膜两侧压力的基本平衡。所以安全阀的定压非常重要，不能随意调节。
该泵的主要易损件为十字头密封组件、隔膜及出入口阀球组件。
3.碳酸钠隔膜计量泵的主要故障分析
3.1 隔膜故障及膜片失效原因分析
2009年4月，该泵因流量达不到工艺要求，经调节无效时停机检查故障原因。首先检查吸入阀和排出阀，未发现有阀座存在堵塞，阀球未出现腐蚀、磨损等缺陷；补偿系统的安全阀工作正常；液力端及驱动端润滑油正常；传动部件未见损伤。进一步解体后发现膜片（聚四氟乙烯材质）呈波浪状形变，部分鼓凸并贴靠在限位板上。初步认定为膜片疲劳产生变形，致使工艺介质无法正常进行吸入和排出。检修方法首先采用加热膜片来消除形变，组装试车20min以后，介质流量又开始下降，此时加大行程至50%，流量维持约5min后继续下降，增大行程到80%和100%，流量虽上升，但难以维持正常的使用量。再次对泵解体后发现，加热后利旧的膜片产生呈蝶状的更大形变，说明利旧膜片的强度及稳定性已经遭受不可逆的破坏，膜片失效，使用寿命已到。后更换新膜片，试车成功至今运转良好。PTFE制品的力学性能好坏与使用周期密切相关，材质老化后易产生机械强度降低、变形、起褶、破裂等缺陷，厂家提供的数据为隔膜组件每运行约10000小时后应进行检查更换，因此材料疲劳失效是造成此次故障的原因。
3.2 进出料阀件故障及损坏原因分析
隔膜计量泵的进出料阀件为计量泵唯一直接接触物料的部件，从历次检修对该部件的拆检情况来看，它的主要损坏形式有：
3.2.1 阀球与阀座产生点蚀。主要原因是输送介质中含有坚硬的固体颗粒，改进方法为工艺操作要保证碳酸钠充分溶解，并改善阀球阀座的材质，以提高其耐磨性。
3.2.2 阀球与阀座产生刺沟。
通过现场观察发现，阀座的刺沟主要在密封面边沿，阀球的刺沟主要在球面的中部区域。根据流体运动规律，阀的密封面为球面，当阀启闭过程中，压力液体在球面区域运动时有向心趋势，当流经阀座边沿时流道突然扩大，部分流体向心趋势突然减弱对阀座边沿产生冲击从而形成刺沟；阀球中部的刺沟主要是阀在全开过程中，压力液体的流动主要呈直线方向，对阀球中部产生冲击，以至于形成刺沟。形成刺沟是隔膜计量泵进出料阀件的密封失效的主要表现，必须对阀件进行更换。
3.2.3 阀件卡塞，形成卡阀现象。由于输送介质的颗粒过大或存在杂物，将卡塞在阀球与阀座之间，造成隔膜泵不能正常输送液体。我们的改进措施是在该泵的入口管线处设计并安装了立式大容量过滤器，既保证了液体的正常过流，又可以将大颗粒或杂物拦截在滤网，同时滤网可定期拆卸清洗。
3.3 十字头连杆组件断裂故障及原因分析
2010年5月，2#碳酸钠计量泵发生十字头滑块与活塞杆之间的连杆断裂故障，这是一次由非易损件受损引发的机械故障。拆检发现十字头滑块与滑轨间隙达到3mm,十字头、滑轨严重磨损，导致摩擦力突然增大，进而增大了连杆组件的载荷。由于间隙增大，活塞连杆的运动轨迹发生突变并与十字头的中心线不再重合，产生偏离角度，连杆组件承受的扭矩超出了允许范围，发生突然断裂。经过分析，紧固销松动及十字头润滑不良是导致本次机械故障的主要原因。
4.关于碳酸钠隔膜计量泵运行维护策略的建议
4.1润滑策略：驱动端的齿轮油和液力端的液压油，应在每运行4000小时或六个月进行一次更换，要将存油放净，用洗油彻底清洁油箱后再加油。
4.2 隔膜组件：参照制造商的建议，隔膜每运行约10000小时后应进行检查更换，以保证计量泵的精确性。
4.3 油封：应在每运行4000小时或六个月后检查更换，以避免发生故障
4.4 出入料阀件：应每季度进行一次拆卸检查清洗，每两年对阀球、阀座、密封垫圈、O形圈进行更换，以保证计量泵的流量稳定。
4.5 备件的储备：该泵为进口精密设备，备品配件价格较为昂贵，但属于易损件范畴的备件较少，需要常规储备的有阀球组件、油封、隔膜。
4.6 计划检修：在每季度拆检清洗进出料阀件时，对驱动端及液力端的部件进行紧固作业和盘车检查。
4.7 运行管理：每月进行计量泵计划切换，确保正确操作，确保物料清洁。
5.结束语
通过对碳酸钠计量泵三类典型故障的初步分析，只要科学的制定并认真的执行关于计量泵的运行维护策略，设备故障是可以预防和消除的。所以通过正确的使用设备、精心的维护设备、科学的检修设备，可以有效的提高设备生命周期。
参考文献：
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