容积式隔膜泵氮气缓冲器隔膜非正常破裂原因分析

隔膜泵是氧化铝生产溶出工序的核心设备直接影响到生产的稳定运行，隔膜泵的缓冲器多采用预填充氮气的隔膜式缓冲器，这种缓冲器因为有橡胶隔膜的密封具有体积小、缓冲效果好的特点，在同类型泵中具有广泛的应用，但橡胶隔膜的使用寿命通常较短而导致隔膜寿命缩短而破裂的因素又有很多，给设备的正常运行造成一定的被动，因此要确保设备正常运行就必须通过不断的总结分析原因，并有针对性的采取措施以确保设备和生产的稳定运行。

1 氮气缓冲器工作原理

氮气缓冲器是一个承压容器，在缓冲器内部安装有橡胶隔膜，橡胶隔膜填充氮气将容器分为氮气空间和输送介质的空间如图1，泵输送的液体实际是不可压缩的，因此容积泵的周期性输送矿浆会在管路里产生有较大危害的脉动冲击。氮气缓冲器是利用气体的波义尔原理通过气体体积与压力的变动，气体被压缩压力下降时，压缩气体膨胀，进而将氮气缓冲器内的液体压入管路。通过这种方式达到吸收脉动冲击减缓管路振动，降低噪声，保护容积泵，提高管路的安全性。

图1 氮气缓冲器

图2 非正常损坏橡胶隔膜

2 氮气缓冲器使用情况介绍

氧化铝公司溶出车间管道化机组使用了9台荷兰威尔公司的TZPM-2000型隔膜泵4台低压泵每台泵出口安装各一个氮气缓冲器，5台高压泵每台泵出口串联安装2个氮气缓冲器，根据正常的使用寿命要求需要每年更换氮气缓冲器中的橡胶隔膜，但由于生产和操作中的原因仍然会有部分橡胶隔膜无法达到使用的寿命，给生产造成被动同时也导致设备的维修费用和故障率居高不下。

3 导致橡胶隔膜损坏的常见原因

（1）氮气填充压力不合适。氮气缓冲器在工作之前需填充一定压力和数量的氮气，氮气的填充压力并无固定值，在运行压力稳定的时候按照运行压力的60%填充，只要填充压力不低于运行压力的30%不高于运行压力的80%即可，而非正常损坏的橡胶隔膜中主要是底部破裂如图2这种橡胶隔膜底部硫化板脱落或底部橡胶因氮气缓冲器“击底”造成的泄露，主要原因是因为氮气缓冲器的工作压力高于了运行压力的80%造成的，当氮气缓冲器的压力较高时会导致橡胶隔膜在运行中冲击氮气缓冲器的底部造成橡胶隔膜的频繁冲击损坏，而造成氮气缓冲器压力高的原因既与填充压力不合适有关也与隔膜泵的进料不足造成出口压力不稳定有关，当隔膜泵出口压力运行不稳定的情况下按照30%填充氮气可有效缓解橡胶隔膜对缓冲器底部的冲击，同时要尽快查明造成压力不稳定的原因。

（2）进料压力过低进料量不足。容积泵具有较高的出口压力，但对矿浆的抽吸能力却很差，正常的运行情况下需要通过供料槽内的高液位自压保持隔膜泵的稳定供料，根据隔膜泵输送的矿浆的密度理论计算结果隔膜泵的供料槽液位需要保持在10m以上。

但是管道内的结疤、进料管道的长短、进料管道上采用的阀门以及弯头、三通等都会影响到隔膜泵的进料，而且一台供料槽会向多台泵供料，多数情况下进口管道和阀门的安装位置也会产生相互影响，隔膜泵的进口阀门因为施工和集中操作的原因会并列安装在同一水平位置，这样当输送的流量较高时并排的阀门进料无可避免产生相互影响而导致隔膜泵的进料不足从而影响其稳定运行造成出口压力的波动，这种情况下需要尽快对隔膜泵的进口管道进行清理，减少稳定进料的不良影响并尽可能的提高供料槽的液位以提高供料压力。

（3）进料补偿器缓冲量不足。进料补偿器时隔膜泵供料槽到隔膜泵进口之前的一个小容积的储罐，起到保持隔膜泵平缓、稳定供料的作用，氧化铝公司的高压泵进料补偿器容积是1.8m³低压泵的进料补偿器容积只有0.8m³，低压泵的进料缓冲器容积远远小于高压泵的进料补偿器容积，相同的情况下进料补偿器容积大能够为隔膜泵的进料提供更多的缓冲量，通过实际的运行观察，当隔膜泵供料处于不稳定状态时采用大容积补偿器的隔膜泵有更好的缓冲补偿效果。

（4）管道内的积料及淤塞清理不彻底。隔膜泵的进料管道要保持定期的检查清理，对于输送容易结晶或结疤介质的隔膜泵而言，随着运行时间的推移如果不定期清理管道内淤积的料浆或结疤会对管道的输送能力产生非常大的影响，由于工艺原因限制这些管道的清理要么采用人工清理要么利用高压水冲洗清理但是无论是人工还是高压水清理都难免有清理不到的死角，所有即便是大部分管道内的积料被清洗干净，短时间内仍可保持当时的进料量，但是未能清洗干净的部位极易形成“瓶颈”从而再次影响进料稳定性。

（5）备件的质量问题。由于橡胶制品本身存在老化过程，因此备件的质量问题包括两个方面一是生产出来的橡胶隔膜的性能达不到使用的技术要求，另一方面是由于备件存放周期较长导致的橡胶老化而难以达到使用技术要求，要落实备件质量方面的问题首先要确定好备件的生产日期以及仓储条件是否能够达到要求，避免因存储周期过长存储条件不善而导致橡胶老化而失效。

4 处理措施

综上所述造成氮气缓冲器隔膜破裂的因素除隔膜的质量问题以外几乎全部与隔膜泵的进料稳定性有关，因此要确保氮气缓冲器橡胶隔膜的使用寿命的重点在于稳定进料量，利用检修时间对进料到补偿器的管道彻底检修，确保没有结疤，保证畅通，必要时加大供料槽到隔膜泵阀门的管道直径，确保隔膜泵充足进料。

5 结语

隔膜泵发展至今已经有几十年的历史了，技术性能及成熟性处于稳定期，改进提高主要集中在局部细节问题上对实践中出现的问题进行分析总结不断进行细节的优化提升。