1 概述
寧波中金石化有限公司焦氣化裝置設計單爐投煤為850t／d， 其中煤漿泵采用雙缸雙作用煤漿泵，自開工以來多次發(fā)生隔膜破裂的現(xiàn)象，其破裂的形狀為“一”字型裂紋，無明顯疲勞損壞痕跡，多發(fā)生在9點鐘和3點鐘方向。隔膜運行周期基本在1~2個月， 對裝置的安全長周期運行造成了極為嚴重的影響。煤漿泵隔膜為平板雙層隔膜，煤漿泵型號為ZDKM500R，工作流量為10~30 m3／h，最大允許工作壓力為4.0MPa，最大允許進液壓力為0.5MPa，最高允許工作溫度為90℃。
2 平板隔膜
2.1 平板隔膜結構
高壓煤漿泵的隔膜形式一般為單層錐形隔膜、平板隔膜+軟管隔膜、雙軟管隔膜三種主流模式。錐形隔膜作為一種主流隔膜，結構緊湊，無拉伸變形， 隔膜邊緣彎曲變形相對較低， 運行周期長，但幾何尺寸確定困難。軟管隔膜作為ULUWA煤漿泵獨有的隔膜，其制造簡單，為空心圓柱狀結構，隔膜受力較小，但是軟管隔膜排氣不正確也容易導致隔膜損壞，使其運行周期較錐形隔膜短；由于采用了雙層軟管隔膜的結構， 其運行周期略有改觀。本裝置采用的雙層平板隔膜其結構形式較簡單， 為雙層的圓形橡膠半片拼接在一起， 在隔膜前、后側都裝有隔膜限制板，保證隔膜在設計的行程范圍內工作， 但是在隔膜的工作中都會不可避免的產生拉伸變形，從而影響隔膜的使用壽命。且本裝置的平板隔膜邊緣為平面， 而一般使用的錐形隔膜邊緣都是過渡圓角。
2.2 工藝參數(shù)
對隔膜壽命影響最大的主要是活塞的沖程以及隔膜的厚度。兩種參數(shù)的選取不合適將對煤漿泵的運行產生較大影響。但當沖程超過50r／min時，應力值大幅增加，因此,在選取活塞沖程時應盡量使沖程低于50r／min，甚至低于45r／min，這樣更有利于避免隔膜在運動過程中應力值過大。設計隔膜時， 應盡量使泵排量占隔膜吞吐能力體積分數(shù)85%以下，甚至是80%以下，這更有利于減小隔膜平均應力，提高隔膜疲勞壽命。
3 隔膜損壞分析
3.1 機械補排油裝置發(fā)生輕微堵塞
裝置運行期間發(fā)生過數(shù)次高壓煤漿泵驅動液箱竄油的現(xiàn)象， 即同一個缸的驅動液箱油位存在差異，驅動液的顏色由明亮色轉變成黑色。對煤漿泵的活塞桿拆除后發(fā)現(xiàn)缸套有明顯的刮痕且兩缸之間的橡膠密封圈也已經損壞。進而導致高壓煤漿泵驅動液中有大量的顆粒存在， 顆粒在閥球處累積， 導致閥球在排油期間不能將多余的驅動液排出。驅動液端壓力上漲，多余的驅動液導致隔膜的變形量加劇，輸出煤漿量增多，隔膜與驅動液間壓差增大，導致隔膜的損壞。正常運行期間煤漿泵一定轉速對應一定的煤漿流量， 但是當驅動液端的驅動液較多時會導致驅動液端和煤漿端的不匹配， 導致隔膜損壞。通過對運行期間數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)， 數(shù)次隔膜破裂均是煤漿流量略高的那個缸隔膜最先破裂。
4 結束語
(1） 煤漿泵的隔膜形式盡可能不選用平板隔膜，避免隔膜的應力過大造成隔膜損壞。平板隔膜的厚度大于6mm時，隔膜在安裝過程中與壓板之間的應力增大，其容易產生疲勞損壞。因此在選用平板隔膜時其厚度盡可能控制在6mm左右。在設計隔膜時應避免隔膜厚度過小， 隔膜設計應遵循宜厚不宜薄的原則。綜上所述， 隔膜厚度以6mm左右為宜。
(2） 在選取活塞沖程時應盡量使沖程低于50r／min 或者45r／min， 選取泵的排量時盡量使最大工作流量占隔膜吞吐能力體積分數(shù)低于85%，甚至低于80%。這更有利于減小隔膜平均應力，提高隔膜疲勞壽命。
(3） 加強設備的管理， 通過每個缸的流量變換趨勢觀察泵的運行是否穩(wěn)定， 當單缸出現(xiàn)煤漿流量下降以及電流出現(xiàn)大幅波動時應及時查找原因，避免隔膜兩端壓差過大導致隔膜損壞。同時還應加強對驅動液質量的管理， 避免發(fā)生因驅動液質量使驅動液補排異常，導致隔膜損壞。
