氣動隔膜泵的選用

張國釗 張恩勇 上海寰球工程有限公司 上海 200032張恩貴 中國石油四川石化有限責任公司 彭州 611930

氣動隔膜泵是以壓縮空氣或氮氣為動力，用于輸送流體的一種泵型。它是一種氣動雙室隔膜、正向位移泵。對含有顆粒、腐蝕性、粘度高、容易揮發及有毒液體，具有很好的抽吸作用。

1 氣動隔膜泵的工作原理

氣動隔膜泵由泵殼、隔膜、球閥、配氣閥等組成。結構見圖1。

圖1 結構示意圖

氣動隔膜泵氣源工作原理:氣動隔膜泵有左右兩個對稱的工作腔，各裝有一塊隔膜，由聯接桿將其連結成一體。氣源從泵的進氣口進入配氣閥，通過配氣機構將壓縮空氣引入其中一腔，推動腔內隔膜運動，而另一腔中氣體排出，行程終點，配氣機構自動將氣體引入另一工作腔，推動隔膜朝相反方向運動，從而使兩個隔膜連續同步地往復運動。

氣動隔膜泵液體側工作原理:當氣源經配氣閥進入A工作腔，該腔進口球閥關閉，出口球閥打開，液體排出，與此同時，B腔隔膜由聯接桿驅動背面氣體進入大氣，出口球閥關閉，進口球閥打開，液體被吸入。當行程到達終點，配氣閥將氣體導入B工作腔，運行情況與上述相反，如此反復，泵不斷吸入排出液體。

2 氣動隔膜泵特點及適用場合

氣動隔膜泵具有很多優點［1－5］:

(1)具有很強的自吸功能，開泵前無需灌泵。最大干、濕吸程分別可達7m和9m。

(2)沒有動密封，也無需潤滑，所以避免了介質泄漏或潤滑油泄漏對環境的污染。

(3)可以空載運行;可以潛水運行。

(4)氣動隔膜泵不用電力作動力，不會產生火花，且靜電接地后又防止了靜電火花。可用于易燃易爆環境中。

(5)對介質的剪切力低;可用于輸送不穩定介質。

(6)結構簡單，易損件少，便于操作和維修。體積小、重量輕、易于移動。

(7)沒有復雜的控制系統。

(8)能始終保持高效，不會因為磨損而降低效率。

(9)性能可靠，開停泵只需打開或關閉氣源控制閥門。

(10)流量可調節，即可通過調節空氣流量來調節泵流量或在液體出口管處加裝節流閥來調節流量。

(11)泵不會過熱。因排氣過程是膨脹吸熱過程，所以泵在工作時溫度是降低的。

由于氣動隔膜泵具有以上優點，氣動隔膜泵可用于化工、醫藥、噴漆、陶瓷、環保、廢水處理、精細化工、建筑、煤礦、食品等行業。

氣動隔膜泵除了上述優點外，也有不足之處，由于液體的排出是一股一股的，由此脈動引起的振動相對較大，根據需要可在泵的出口安裝恒壓閥或緩沖罐。

3 氣動隔膜泵的選用

3.1 氣動隔膜泵的工藝流程

氣動隔膜泵的一般工藝流程見圖2。

圖2 工藝流程

由液體進出口管道和壓縮空氣或氮氣進出口管道組成。進出液管僅起流體在泵體內進與出的管道作用。在安裝剛性管路時，應在泵和管路之間安裝撓性金屬軟管，可以減少輸送系統的振動和拉緊。氣體入口一般需安裝氣源三聯件，由過濾器、減壓閥、油霧器組成，其作用用于分離壓縮空氣中凝聚的水分和油分等雜質，使壓縮空氣得到初步凈化。過濾器主要負責過濾壓縮空氣中的雜質;減壓閥主要負責控制系統的壓力近于恒定;油霧器是將潤滑油霧化后注入壓縮空氣中，對后端元件進行潤滑。但現在由于很多產品都可以做到無油潤滑，所以油霧器的使用頻率越來越低。氣體出口安裝消音器，降低泵的噪音。

3.2 氣動隔膜泵的選型

首先根據介質的屬性選擇泵殼和隔膜的材質。氣動隔膜泵常用的殼體材料有工程塑料、鑄鐵、鋁合金和不銹鋼。工程塑料的強度、硬度、耐沖擊性、耐熱性及抗老化性和耐化學藥品性等均好，可用于輸送酸堿類和腐蝕性的液體;鑄鐵的硬度和減震性較好，適用于運輸泥漿，瓦、瓷、磚器及陶器釉漿等;鋁合金強度比較高，塑性好，具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性，通常用于輸運油漆、溶劑、橡膠、涂料類液體;不銹鋼可耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質的腐蝕，可用于輸運食品、腐蝕性添加劑等。隔膜材料有聚四氟乙烯、丁晴橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、乙丙橡膠等。需根據介質的化學屬性，來選擇合適的隔膜。

其次根據實際流程工藝需要的流量、進出口壓力、粘度、密度等來選型，在性能曲線圖上選取合適的性能點，然后選擇合適的口徑。

最后根據泵的性能曲線計算所需的氣源壓力和消耗量。

現通過一個實例來計算氣動隔膜泵的氣源壓力和消耗量。某化工裝置所需氣動隔膜泵的參數見表1，公用工程中的壓縮空氣壓力為0.8MPa(G)。

表1 氣動隔膜泵參數

圖3為氣動隔膜泵的流量揚程性能曲線，由氣源壓力曲線 (實線)和流量曲線 (虛線)組成。隨著氣源壓力的增大，所輸送介質的流量和揚程都隨著增大。在同一個氣源壓力下，隨著介質流量的增大，泵的揚程降低;隨著氣源消耗量增大，隔膜泵沖程頻率加快，介質流量變大。在氣源消耗量不變的情況下，隨著介質流量的減小，泵的揚程增大;隨著氣源壓力增大，介質揚程變大。

圖3 性能曲線

根據泵的流量和壓力查曲線得到泵的工作點為點P。由于點P在壓力曲線0.3MPa～0.5MPa之間，則點P的氣源壓力必定在0.3MPa～0.5MPa之間。通過點P作垂直線分別交0.5MPa壓力曲線和0.3MPa壓力曲線于點A和B，點PA與PB之間的距離比值約為1:4，則點P的氣源壓力:

一般情況下會對計算出來的壓力值增加0.2MPa左右的余量，即此泵的氣源壓力為0.66MPa，可通過三聯件將公用工程中的0.8MPa的壓縮空氣減壓并穩壓到0.66MPa。

同理可以計算出空氣消耗量。通過點P作水平線分別交0.28m3/h流量曲線和0.56m3/h流量曲線于點C和D，點PC與PD之間的距離比值約為2:1，則點P的空氣消耗量:

4 氣動隔膜泵常見故障及處理

氣動隔膜泵的常見故障及處理方法見表 2［6－9］。

5 結語

表2 氣動隔膜泵常見故障及處理方法

與其它泵型相比，氣動隔膜泵具有很多獨特的優點，也有其不足。在選型時，應考慮輸送介質的性質、粘度、密度以及工藝要求等因素。

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