隔膜計量泵工作原理、使用問題及對策分析

高紅麗 拜寧剛

1．杭州南方賽珀工業設備有限公司 浙江杭州 311107

2．南方泵業股份有限公司 浙江杭州 311107

1 隔膜計量泵的結構及原理

1.1 隔膜計量泵的結構

從結構組成來看，隔膜計量泵由驅動電機設備、隔膜組件、泵頭、內循環壓力平衡系統、量程調節組件、減速組件等幾部分組成。其中，泵頭由泵頭、進料管線閥門、卡套法蘭、出料管線閥門、護膜板等幾部分組成；減速組件采用蝸輪蝸桿減速方式，行程調節采用N形曲軸連桿方式，減速組件和行程調節組件安裝在統一箱體內；泄壓閥、排氣閥、補油閥、出油罐、缸體等組成隔膜計量泵的內循環壓力平衡系統；隔膜片安裝在缸體與泵頭之間，將輸送流體和液壓油隔離起來；臥式泵的驅動電機設備安裝在箱體的側面，立式泵的驅動電機設備安裝在箱體的上面，根據生產需求驅動點擊設備可以選擇變頻電機也可選擇固定頻率電機。

1.2 隔膜計量泵工作原理

隔膜計量泵的驅動電機設備利用傳動帶帶動蝸桿選裝，蝸桿經過渦輪、下套筒將動量傳遞給系統的N型軸。通過N型軸的聯動作用和行程調節作用，調節計量泵柱塞往復運動的形成，從而實現計量泵流量的條件。另一個調節計量泵流量的方式，通過驅動電機設備工作頻率調節實現的。當柱塞向后運動時，液壓腔體積增加，液壓腔內壓力降低，使得彈性膜片向后彎曲。向后彎曲的膜片導致流體介質腔內體積增加，產生負壓[1]。這時，計量泵的進口閥門打開，介質在壓差的作用下從計量泵前管線進入流體介質腔內，計量泵的出口閥門關閉，當柱塞沖程達到滿額時，單次進料結束。

2 隔膜計量泵使用問題及對策

2.1 隔膜零件故障及措施

從上一小節闡述的隔膜計量泵工作原理可以看出，在計量泵柱塞不斷往復運動輸送流體介質過程中，受到體積變化的作用，隔膜的左右兩端常處于連續交替變換受力的狀態，導致計量泵的隔膜零件極容易開裂受損，影響計量泵正常工作。最常見兩種開裂原因有以下幾方面：①進料溫度過高，到時隔膜材料老化嚴重；②輸送的料液中含有氣體或者汽化產生氣體，氣體進入流體介質腔后，導致隔膜承受的壓力不均勻，產生機械疲勞；③進料不穩定，導致進料時計量泵內流體介質分離形成空隙，造成缺料、打空泵情況，導致隔膜成熟的應變力增大，造成隔膜擊穿或者機械損傷。當隔膜出現性能故障時需要隔膜進行更換，關閉系統進出口單向閥，打開放空閥，使得系統壓力與大氣壓力平衡，排出液壓油。松懈進出口管線螺母，擰下泵頭前段緊固螺母，卸下泵頭，更換新舊隔膜片[2]。

2.2 泵不上量或上量不足

隔膜計量泵不上量或者上量不足的問題產生的原因有很多，可以從以下幾方面入手排查：

（1）隔膜損壞或單向閥堵塞。單向閥堵塞時導致計量泵無法工作的首要因素，發現上述問題后。現場人員首先將泵前的單向閥拆除，調節柱塞沖程觀察隔膜運動情況。如果隔膜運動與柱塞沖程匹配，則可以排除隔膜損害問題。然后，利用清洗液體如水、有機溶劑等對單向閥盡心清理，可以適當用軟毛刷刮蹭，重新裝回清洗過的單向閥觀察進料情況。

（2）補油閥堵塞。計量泵工作時液壓腔內液壓油發揮重要作用，當腔內液壓油量不夠使，計量泵會打開附加儲油槽進行液壓油補充。如果補油閥出現故障時，也會導致液壓油無法及時供給，導致隔膜停止運動或者運動幅度不足。這種情況只能對補油閥進行更換。

（3）減速組件失效。當蝸輪蝸桿機構損壞時，N曲軸系統會癱瘓，導致泵缺少驅動力而停轉發生不上量情況。

2.3 計量精度不夠

計量精確時隔膜計量泵的一個重要特征，如果計量精度不夠，計量泵也會影響工藝的正常運轉。計量泵計量精度不足的排查原因和對應的解決措施如表1所示。

表1 計量泵計量精度不足的原因和解決措施

除此之外，根據現場工作經驗，隔膜計量泵還會出現運轉中有沖擊聲、排液量不夠、機箱或液壓油池內的油量非正常減少或增加等問題，需要根據現場經驗進行排查總結。

3 結語

我國在20世紀70年代才開始在研發應用計量泵，起步時間落后于國外發達國家，再加上技術水平的封鎖限制，我國當前的隔膜計量泵技術水平仍落后于國外先進科技公司。比如，德國注明計量泵生產公司——普羅特公司，基于計算機控制軟件和自動化儀表，該公司開發出的精密隔膜計量泵能夠通過改變沖程頻率和沖程長度實現隔膜計量泵的無級調節。而我國生產出的隔膜計量泵很多還依賴固定頻率調節方式。所以，相關產業技術人員要基于扎實的理論基礎，與特種材料、工程技術、工業生產、計算機控制等領域結合，提升我國隔膜計量泵技術水平[3]。