液压隔膜计量泵做功失效原因分析及对策

液压隔膜计量泵做功失效原因分析及对策

谢建生白文骏温万春

中石油克拉玛依石化有限责任公司新疆克拉玛依834003

摘要：本文在克拉玛依石化公司高压加氢装置两台不同型号的液压计量隔膜泵14年使用和维修的基础上，根据现场实际经验和理论依据，从泵做功失效这一事实入手，由现象分析判断，分三个层面讲述泵做功失效原因。1.工艺介质方面。2.从泵缸头零部件异常、损坏方面。3.泵机械传动方面。针对这三方面原因，提出应对措施，快速排除设备故障，在克石化公司高压加氢装置中收到很好的效果。

关键词：液压计量隔膜泵；失效原因；对策

1概述

传动原理：液压计量隔膜泵传动原理是电机驱动带动蜗蜗杆涡轮传动，涡轮带动曲轴，曲轴连接连杆将圆周运动转换成直线往复运动。负荷调节是通过“零件7“冲程调节手轮“改变主轴和曲轴的轴心距，控制活塞杆的行程长短，实现负荷的调节。当冲程为“0”时，主轴的轴心和曲轴的轴心对齐，活塞不做往复运动；当冲程在0~100%时，主轴轴心与曲轴轴心产生偏心距，导致活塞产生直线运动。吸排液冲程原理：吸液冲程：连杆带动活塞向曲轴方向运动时，隔膜向曲轴方向膨胀，介质腔容积增大形成负压，吸液单向阀被顶起，介质进入腔体。吸液冲程结束时，隔膜膨胀完成，介质腔体内与入口管线压力平衡，吸液单向阀复位；排液冲程：连杆带动柱塞向泵头方向运动时，隔膜向泵头方向膨胀，介质腔容积增大形成正压，当腔内压力高于出口管线压力时，排液单向阀被介质顶起，腔内介质从出口管线排出。排液冲程结束，隔膜向泵头膨胀完成，腔内介质压力与出口管线压力平衡，排液单向阀复位。

2泵做功失效原因分析及应对措施

2.1介质带气。介质带气，在冲程过程中，气体不易排出，就会在腔体内越积越多，形成气腔。由于气体容易被压缩，隔膜排液冲程中，腔内压力增长速度远低于正常速度，所以在排液冲程结束时，腔内压力达不到泵出口管线压力，则出现泵做功失效。措施：1.出口放空排空，放尽腔内气体。2.稳定介质缓冲罐压力和液面，防止介质带气。

2.2液压腔带气或液压腔补油单向阀损坏、堵塞。泵正常工作时，液压腔充满液压油，当腔内液压油不足时，附油槽内液压油会通过补油单向阀补充不足，如果该阀损坏，泵排液冲程中，液压腔内压力会反向泄入补油槽，泵压力就打不起来。措施：液压腔带气，从液压腔排空处排气；补油单向阀损坏，更换配件。

2.3泵入口滤网或出口单向阀堵塞。泵入口滤网堵塞会导致泵在吸液冲程中，由于滤网堵塞介质无法进入介质腔内，造成泵做功失效。单向阀堵塞，介质腔体内介质排不出来也会导致泵不上量。这种情况，泵出口压力表指针上限会高于泵正常做功时压力。措施：清理入口滤网或出口单向阀阀芯。

2.4隔膜破裂。进料温度变化或压力波动，介质腔内会形成空隙，活塞杆推动隔膜造成缺料、打空泵，产生锤击、撞击，进而形成气蚀。这样使隔膜承受的变应力和运动频率增加，造成隔膜疲劳损坏或破裂。应对措施：更换隔膜，稳定进料压力和温度。

2.5介质吸排液单向阀堵塞、卡涩、损坏。吸排液单向阀异常，会造成柱塞在吸排液冲程中介质吸不进来或排不出去，造成泵做功失效。措施：吸、排液单向阀及阀座清洗，若阀体磨损或破裂，更换配件。

2.6柱塞杆填料失效。活塞杆填料是柱塞杆在往复运动过程中，防止液压腔内液压油窜入补油槽的密封原件。填料失效，活塞杆在排液冲程中，介质腔内压力随着液压油窜入补油槽而被泄掉。介质腔压力打不起来，腔内介质排不出去，泵做功失效。失效形式三种：1.填料压盖未压紧。2.填料损坏或脱落。3.填料数量不足，密封效果差。应对措施：1.紧固填料压盖。2.更换新填料。3.增加填料数量。

3.传动部件损坏导致的泵不上量

传动部件损坏最直观的判断就是传动箱震动增大，声音异常，出口压力表指针无波动，泵头介质腔吸入、排出无声音。电机键断裂、蜗杆涡轮齿轮损坏、活塞杆断裂，传动系统就会瘫痪，导致泵不上量。

曲轴箱润滑油乳化变质、含水，加油时过滤不良导致杂质进入，十字头在运动过程中润滑冷却不好，磨损加剧，久而久而，十字头和滑轨之间间隙增大，运动轨迹发生偏离。十字头通过连杆带动活塞杆运动，活塞杆受力方向和活塞缸轴线产生偏移，就会受到一定的弯矩作用。活塞杆受力分析图：

图1活塞杆受力图

活塞杆承受的弯矩为：M1=F1sinɑ×L

F1：活塞受到十字头的力

L：活塞杆长度

活塞杆最大弯矩为：M=σ•ω[2]

σ：活塞杆材料许用应力

ω：抗弯截面模量，0.1D3[3]

D:活塞杆直径

从公式可看出：M为定值，F1和M1成正比，当F1达到一定程度，M1≥M，活塞杆就会弯曲甚至断裂。防止活塞杆弯曲甚至断裂的办法：1.选取粘度较大，粘质较高的润滑油，加油时实现三级过滤，确保润滑效果。2.定期更换曲轴箱润滑油，防止乳化变质。3.定期对备用泵十字头与滑轨间隙进行测量，分析比对数据，看间隙有无增大趋势，尽早做出防范措施。

4节约分本

通过上述方法的的应用，克石化公司高压加氢装置两台不同型号的隔膜泵故障率明显降低，节约了设备维修的成本。

以2003~2006年为基准，2003~2006年隔膜泵维修8次，比上个阶段减少6次，2006~2009年5次，比基准减少9次，2006~2012年比基准减少10次，一共减少维修频次24次。拿一次维修更换两个隔膜，两个吸排液阀计算，一个进口隔膜10000元，两个隔膜20000元，一套吸排液阀3000元，一次更换的配件价值23000元，24次乘以23000等552000元。节约人工成本还未计算。

5小结

液压隔膜计量泵的故障因素大致分为3类：1.介质或液压油带气导致的介质腔压力打不起来，泵做功失效。2.泵头内零件损坏或堵塞、卡涩，导致的吸、排液冲程失效，泵不做功。3.传动部件损害导致的传动失效，泵不做功。通过长期理论积累和实践的探索，减少了设备故障的频率，并根据设备故障外在的一些表现，迅速判断出故障原因并排除，把设备故障给装置带来的损失降到最低点，保证炼化装置安全、平稳运行。

参考文献

[1]液压隔膜计量泵常见故障分析与日常维护[J].刘海山,潘政广,袁浩.科技信息.2009(23)

[2]液压隔膜计量泵出力不足原因分析及处理[J].刘吉双,蔡国辉,袁鑫.设备管理与维修.2017(05)