活塞式隔膜泵常見(jiàn)故障分析及預(yù)防性維修策略

潘 煜

（中國(guó)鋁業(yè)廣西分公司，廣西 百色 531400）

1 概述

隔膜泵在氧化鋁生產(chǎn)溶出工藝中不僅在生產(chǎn)流程中輸送礦漿，而且要為滿足生產(chǎn)工藝條件提供強(qiáng)大的動(dòng)力。廣西某氧化鋁溶出隔膜泵是荷蘭生產(chǎn)的三缸單作用活塞式隔膜泵，從2008年投產(chǎn)使用，振動(dòng)大，故障率高，故障維修成本高，因其高故障率使得氧化鋁生產(chǎn)無(wú)法連續(xù)正常運(yùn)行，成為制約溶出機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)率的最大難題。

根據(jù)多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，隔膜泵常見(jiàn)的設(shè)備故障有單向閥故障、隔膜破損以及動(dòng)力端故障。

2 隔膜泵常見(jiàn)故障分析

2.1 單向閥故障

在隔膜泵運(yùn)行過(guò)程中，單向閥時(shí)常會(huì)出現(xiàn)卡閥或單向閥泄漏的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)單向閥故障，隔膜泵流量降低，其出口壓力也隨之異常波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)伴有減速機(jī)周期性異響，對(duì)產(chǎn)能和設(shè)備都有較大的影響。

單向閥是由閥錐與閥座之間配合面和閥橡膠與閥座之間配合面所組成的兩道密封，造成單向閥卡閥或泄漏的原因如下。

圖1 單向閥過(guò)流件結(jié)構(gòu)示意圖

（1）隔膜泵輸送介質(zhì)為上游原料工序所提供的鋁土礦原礦漿，隔膜泵對(duì)礦漿要求固含為270g/L～350g/L，料漿粒度100%≤500μm，95% ～ 98%＜315μm，65% ～ 75%＜63μm，當(dāng)下礦量大，母液量配少時(shí)，其原礦漿的固含偏高，礦漿粒度也不能滿足要求，進(jìn)料中大顆粒也隨之增加，而這些大顆粒雜物又存在硬度高、韌性差的特點(diǎn)，當(dāng)單向閥開(kāi)閉時(shí)，顆粒物被砸碎，在閥錐與閥座密封面處形成機(jī)械損傷，或是顆粒物夾雜在閥橡膠與閥錐之間，造成單向閥關(guān)閉不嚴(yán)，料漿劇烈沖刷過(guò)流件，使其密封配合面形成溝槽，導(dǎo)致單向閥泄漏。

（2）單向閥超期使用或是閥芯與閥座未成套進(jìn)行更換，其配合面之間密封性受到影響，造成單向閥故障。

（3）閥錐與閥座材質(zhì)硬度差，單向閥在回位的時(shí)候因沖擊而造成閥錐或閥座密封面處出現(xiàn)凹坑，影響單向閥的密封。

（4）閥螺母因運(yùn)行振動(dòng)而導(dǎo)致松脫后，閥橡膠在無(wú)閥螺母壓緊的情況下，其橡膠壓縮變形量不足，導(dǎo)致其密封性不良，進(jìn)而導(dǎo)致單向閥泄漏。

（5）閥彈簧彈性強(qiáng)度不足，單向閥在開(kāi)啟的時(shí)候頻繁撞擊夾持件，導(dǎo)致夾持件固定螺栓受力異常而斷裂，單向閥運(yùn)行與夾持件不在同一中心線上，致使其單向閥密封不嚴(yán)，嚴(yán)重時(shí)單向閥無(wú)法正?；匚唬瑢?dǎo)致單向閥卡閥。

2.2 隔膜破損

隔膜泵中的隔膜在運(yùn)行過(guò)程中不僅是用于推進(jìn)液液壓油和輸送料漿的隔離，還同時(shí)起到密封的作用。

隔膜的理論使用壽命為8000h，在隔膜泵運(yùn)行過(guò)程中，隔膜受到推進(jìn)液端和液端兩個(gè)方向的力，隔膜本身只有彎曲變形而無(wú)拉伸變形，當(dāng)隔膜破損后，液端的料漿會(huì)竄入推進(jìn)液端，液壓油被污染，隔膜泵無(wú)法正常運(yùn)行，造成隔膜破損的原因如下：

（1）隔膜腔內(nèi)有空氣，未能及時(shí)排放出來(lái)，運(yùn)行過(guò)程中游離態(tài)的氣泡聚集，因推進(jìn)液壓力變化氣泡體積也隨之變化，形成氣錘，氣泡破裂將隔膜打破。

（2）隔膜泵進(jìn)料不足，造成液端“打空泵”，因液體汽化產(chǎn)生氣蝕，氣體因隔膜泵壓力變化而壓縮，隔膜承受異常的交變應(yīng)力，造成隔膜疲勞破損。

（3）隔膜腔內(nèi)推進(jìn)液頻繁補(bǔ)油和排油，造成其推進(jìn)液端運(yùn)行不穩(wěn)定，隔膜在此期間連續(xù)受到交變應(yīng)力的作用影響，造成其隔膜疲勞破損。

（4）隔膜探測(cè)桿上磁環(huán)消磁，其注排油探頭因感應(yīng)不到磁環(huán)而導(dǎo)致失靈，使隔膜不能在有效行程內(nèi)運(yùn)行，隔膜應(yīng)注排油探頭失效而導(dǎo)致隔膜在極限位置運(yùn)行，隔膜單邊受力過(guò)大而導(dǎo)致破裂。

2.3 動(dòng)力端故障

隔膜泵動(dòng)力端部件主要由十字頭、滑塊、十字頭銷、十字頭軸承、支撐軸承及連桿軸承組成，隔膜泵動(dòng)力端故障后不僅備件損壞費(fèi)用消耗大，其檢修耗時(shí)也非常長(zhǎng)，維修工期至少要8天，給生產(chǎn)造成很大的不確定因素。

造成動(dòng)力端故障的原因如下：

（1）動(dòng)力端潤(rùn)滑油泵過(guò)濾器堵塞，導(dǎo)致齒輪泵供油不足，潤(rùn)滑油未能到達(dá)各潤(rùn)滑點(diǎn)，致使軸承潤(rùn)滑不良而損壞。

（2）十字頭與十字頭滑塊之間油膜失效，潤(rùn)滑油到達(dá)十字頭軸承和連桿軸承量不足，導(dǎo)致軸承潤(rùn)滑不良損壞。

（3）推進(jìn)液油竄至動(dòng)力端，導(dǎo)致動(dòng)力端潤(rùn)滑油粘度下降，造成潤(rùn)滑油容易從摩擦面間擠出來(lái)，軸承滾動(dòng)體失去油膜的保護(hù)，隔膜泵在運(yùn)行過(guò)程中受到的沖擊載荷，使金屬直接接觸，造成軸承損壞。

（4）軸承本身制造缺陷，主要體現(xiàn)為軸承材質(zhì)上，所使用的材質(zhì)在隔膜泵運(yùn)行過(guò)程中受到?jīng)_擊載荷后，材質(zhì)本身的承載力未能達(dá)到要求。

（5）隔膜泵頻繁啟停，導(dǎo)致其動(dòng)力端受到異常沖擊力，其沖擊力作用于軸承上，反復(fù)疲勞而導(dǎo)致?lián)p壞。

3 預(yù)防性維修策略

3.1 減少單向閥故障措施

（1）原料系統(tǒng)確?；剞D(zhuǎn)篩運(yùn)行正常，確保大顆粒的雜物（尤其是橡膠顆粒）不隨物料一起進(jìn)入隔膜泵。

（2）避免超期使用單向閥過(guò)流件，其閥錐與閥座配套使用，在檢修過(guò)程中注意檢查其導(dǎo)向套和閥彈簧的磨損情況。

（3）在單向閥的組裝上要保證閥螺母要壓緊閥橡膠，一是要保證閥螺母在緊固時(shí)的預(yù)緊力要達(dá)到要求，二是要確保閥螺母在安裝到位后能有效壓住閥橡膠，閥橡膠不因安裝不到位而偏斜。

（4）定期更換夾持件固定螺栓，保證夾持件螺栓不因疲勞而斷裂，夾持件螺栓在安裝前要檢查好閥蓋，嚴(yán)禁使用滑牙缺陷的閥蓋，同時(shí)加大其導(dǎo)料槽，避免因排料不暢導(dǎo)致卡閥。

3.2 避免隔膜破損故障措施

（1）保證隔膜泵進(jìn)料量，避免因前槽液位失效出現(xiàn)打空泵的情況，定期檢查清理隔膜泵進(jìn)口過(guò)濾器，確保隔膜泵進(jìn)料壓力的穩(wěn)定，隔膜泵正常運(yùn)行后及時(shí)調(diào)整吸料緩沖器料位，以補(bǔ)償其遠(yuǎn)端進(jìn)料不足的情況。

（2）隔膜泵在推進(jìn)液填充時(shí)保證隔膜腔內(nèi)空氣排放出來(lái)，隔膜腔內(nèi)液壓油處在飽和狀態(tài)，同時(shí)定期給隔膜室排氣，減少因推進(jìn)液溫度和壓力變化融入液壓油內(nèi)的空氣及時(shí)排出。

（3）定期對(duì)推進(jìn)液控制系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確保其控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，包括其二位三通電磁閥、二位二通閥、注排油探頭以及隔膜探測(cè)桿磁環(huán)的可靠性。

（4）及時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)并處理推進(jìn)液內(nèi)漏情況，避免因隔膜腔內(nèi)頻繁補(bǔ)排油造成推進(jìn)液不穩(wěn)定，如限壓系統(tǒng)安全閥泄漏、二位二通閥泄漏、活塞環(huán)泄漏等。

3.3 減少動(dòng)力端故障措施

（1）定期對(duì)油箱和油路定期清洗，對(duì)油路上的流量指示器和油流指示器進(jìn)行維護(hù)，保證動(dòng)力端潤(rùn)滑點(diǎn)的供油。

（2）定期對(duì)動(dòng)力端進(jìn)行檢查，檢查軸承是否發(fā)生移位或損壞，因支撐軸承和十字頭軸承都是間隙配合，在受到?jīng)_擊性載荷的時(shí)候其滾動(dòng)體容易出現(xiàn)剝落。

（3）定期對(duì)十字頭滑塊與十字頭之間間隙進(jìn)行檢查，保證其十字頭油膜的形成，保護(hù)十字頭軸承。

（4）減少卡閥或單向閥泄漏等原因?qū)Ω裟け靡憾说漠惓_擊，保證原料礦漿中未有大顆粒的雜物，將其隔離不允許進(jìn)入隔膜泵，其次是避免超期使用閥芯、閥座和導(dǎo)向環(huán)，保證單向閥過(guò)流件配合良好，不因閥芯偏心運(yùn)行而導(dǎo)致單向閥卡閥或泄漏。

4 結(jié)語(yǔ)

該廠經(jīng)過(guò)多年不斷的總結(jié)，強(qiáng)化對(duì)隔膜泵的定修和維護(hù)制度，針對(duì)隔膜泵的故障形成一套系統(tǒng)性的預(yù)防性維修策略，把控好各個(gè)環(huán)節(jié)，并嚴(yán)格執(zhí)行，取到了顯著效果。隔膜泵故障逐年減少，消除因“非?！币鸬倪B鎖反應(yīng)，保障了溶出系統(tǒng)的穩(wěn)定性。