气动隔膜泵的选用

张国钊 张恩勇 上海寰球工程有限公司 上海 200032张恩贵 中国石油四川石化有限责任公司 彭州 611930

气动隔膜泵是以压缩空气或氮气为动力，用于输送流体的一种泵型。它是一种气动双室隔膜、正向位移泵。对含有颗粒、腐蚀性、粘度高、容易挥发及有毒液体，具有很好的抽吸作用。

1 气动隔膜泵的工作原理

气动隔膜泵由泵壳、隔膜、球阀、配气阀等组成。结构见图1。

图1 结构示意图

气动隔膜泵气源工作原理:气动隔膜泵有左右两个对称的工作腔，各装有一块隔膜，由联接杆将其连结成一体。气源从泵的进气口进入配气阀，通过配气机构将压缩空气引入其中一腔，推动腔内隔膜运动，而另一腔中气体排出，行程终点，配气机构自动将气体引入另一工作腔，推动隔膜朝相反方向运动，从而使两个隔膜连续同步地往复运动。

气动隔膜泵液体侧工作原理:当气源经配气阀进入A工作腔，该腔进口球阀关闭，出口球阀打开，液体排出，与此同时，B腔隔膜由联接杆驱动背面气体进入大气，出口球阀关闭，进口球阀打开，液体被吸入。当行程到达终点，配气阀将气体导入B工作腔，运行情况与上述相反，如此反复，泵不断吸入排出液体。

2 气动隔膜泵特点及适用场合

气动隔膜泵具有很多优点［1－5］:

(1)具有很强的自吸功能，开泵前无需灌泵。最大干、湿吸程分别可达7m和9m。

(2)没有动密封，也无需润滑，所以避免了介质泄漏或润滑油泄漏对环境的污染。

(3)可以空载运行;可以潜水运行。

(4)气动隔膜泵不用电力作动力，不会产生火花，且静电接地后又防止了静电火花。可用于易燃易爆环境中。

(5)对介质的剪切力低;可用于输送不稳定介质。

(6)结构简单，易损件少，便于操作和维修。体积小、重量轻、易于移动。

(7)没有复杂的控制系统。

(8)能始终保持高效，不会因为磨损而降低效率。

(9)性能可靠，开停泵只需打开或关闭气源控制阀门。

(10)流量可调节，即可通过调节空气流量来调节泵流量或在液体出口管处加装节流阀来调节流量。

(11)泵不会过热。因排气过程是膨胀吸热过程，所以泵在工作时温度是降低的。

由于气动隔膜泵具有以上优点，气动隔膜泵可用于化工、医药、喷漆、陶瓷、环保、废水处理、精细化工、建筑、煤矿、食品等行业。

气动隔膜泵除了上述优点外，也有不足之处，由于液体的排出是一股一股的，由此脉动引起的振动相对较大，根据需要可在泵的出口安装恒压阀或缓冲罐。

3 气动隔膜泵的选用

3.1 气动隔膜泵的工艺流程

气动隔膜泵的一般工艺流程见图2。

图2 工艺流程

由液体进出口管道和压缩空气或氮气进出口管道组成。进出液管仅起流体在泵体内进与出的管道作用。在安装刚性管路时，应在泵和管路之间安装挠性金属软管，可以减少输送系统的振动和拉紧。气体入口一般需安装气源三联件，由过滤器、减压阀、油雾器组成，其作用用于分离压缩空气中凝聚的水分和油分等杂质，使压缩空气得到初步净化。过滤器主要负责过滤压缩空气中的杂质;减压阀主要负责控制系统的压力近于恒定;油雾器是将润滑油雾化后注入压缩空气中，对后端元件进行润滑。但现在由于很多产品都可以做到无油润滑，所以油雾器的使用频率越来越低。气体出口安装消音器，降低泵的噪音。

3.2 气动隔膜泵的选型

首先根据介质的属性选择泵壳和隔膜的材质。气动隔膜泵常用的壳体材料有工程塑料、铸铁、铝合金和不锈钢。工程塑料的强度、硬度、耐冲击性、耐热性及抗老化性和耐化学药品性等均好，可用于输送酸碱类和腐蚀性的液体;铸铁的硬度和减震性较好，适用于运输泥浆，瓦、瓷、砖器及陶器釉浆等;铝合金强度比较高，塑性好，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，通常用于输运油漆、溶剂、橡胶、涂料类液体;不锈钢可耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质的腐蚀，可用于输运食品、腐蚀性添加剂等。隔膜材料有聚四氟乙烯、丁晴橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶等。需根据介质的化学属性，来选择合适的隔膜。

其次根据实际流程工艺需要的流量、进出口压力、粘度、密度等来选型，在性能曲线图上选取合适的性能点，然后选择合适的口径。

最后根据泵的性能曲线计算所需的气源压力和消耗量。

现通过一个实例来计算气动隔膜泵的气源压力和消耗量。某化工装置所需气动隔膜泵的参数见表1，公用工程中的压缩空气压力为0.8MPa(G)。

表1 气动隔膜泵参数

图3为气动隔膜泵的流量扬程性能曲线，由气源压力曲线 (实线)和流量曲线 (虚线)组成。随着气源压力的增大，所输送介质的流量和扬程都随着增大。在同一个气源压力下，随着介质流量的增大，泵的扬程降低;随着气源消耗量增大，隔膜泵冲程频率加快，介质流量变大。在气源消耗量不变的情况下，随着介质流量的减小，泵的扬程增大;随着气源压力增大，介质扬程变大。

图3 性能曲线

根据泵的流量和压力查曲线得到泵的工作点为点P。由于点P在压力曲线0.3MPa～0.5MPa之间，则点P的气源压力必定在0.3MPa～0.5MPa之间。通过点P作垂直线分别交0.5MPa压力曲线和0.3MPa压力曲线于点A和B，点PA与PB之间的距离比值约为1:4，则点P的气源压力:

一般情况下会对计算出来的压力值增加0.2MPa左右的余量，即此泵的气源压力为0.66MPa，可通过三联件将公用工程中的0.8MPa的压缩空气减压并稳压到0.66MPa。

同理可以计算出空气消耗量。通过点P作水平线分别交0.28m3/h流量曲线和0.56m3/h流量曲线于点C和D，点PC与PD之间的距离比值约为2:1，则点P的空气消耗量:

4 气动隔膜泵常见故障及处理

气动隔膜泵的常见故障及处理方法见表 2［6－9］。

5 结语

表2 气动隔膜泵常见故障及处理方法

与其它泵型相比，气动隔膜泵具有很多独特的优点，也有其不足。在选型时，应考虑输送介质的性质、粘度、密度以及工艺要求等因素。

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