郭明樂

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524000）

1 隔膜泵概述

隔膜泵是20世紀70年代在往復(fù)式活塞泵的基礎(chǔ)上增加隔膜室而演變來，實現(xiàn)了輸送介質(zhì)與活塞的隔離，是一種新型輸送機械，是目前較為新穎的一種泵類。

隔膜泵又稱控制泵，與普通泵不同的是，它是執(zhí)行器的主要類型，通過接收調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作改變流體流量。隔膜泵一般由傳動機構(gòu)和隔膜缸頭組成。如果按其所配傳動機構(gòu)使用的動力，隔膜泵可以分為氣動、電動、液動3種，即以壓縮空氣為動力源的氣動隔膜泵，以電能為動力源的電動隔膜泵和以液體介質(zhì)（如壓力油等）壓力為動力的液動隔膜泵。隔膜泵主要在陶瓷工業(yè)、煤炭工業(yè)和油氣行業(yè)等部門中用于輸送泥漿、陶瓷漿等介質(zhì)，并逐漸占有一席之地。

2 工作原理與結(jié)構(gòu)

2.1 氣動隔膜泵工作原理

以目前在施工現(xiàn)場使用最為普遍的氣動雙隔膜泵為例，在泵的2個對稱工作腔中，各裝有一塊彈性隔膜，形成2個獨立的腔室，中間軸將2塊隔膜結(jié)成一體，配氣閥控制每個腔室的增壓，壓縮空氣進入配氣閥后，推動一邊隔膜，驅(qū)使聯(lián)桿連接的2塊隔膜同步運動。與此同時，另一工作腔中的氣體排出泵外，到達行程終點，配氣閥則自動將壓縮空氣切換到另一工作腔，推動隔膜朝相反方向運動，這樣形成了2個隔膜的同步往復(fù)運動。每個工作腔中又設(shè)置有2個單向球閥，隔膜的往復(fù)運動造成工作腔內(nèi)容積的改變，迫使2個單向球閥交替地開啟和關(guān)閉，從而將液體連續(xù)吸入和排出[1]。

2.2 電動隔膜泵

電動隔膜泵與氣動隔膜泵的工作原理類似，它一般是通過采用擺線針輪減速機作為傳動裝置，通過曲軸滑塊機構(gòu)帶動隔膜片回往復(fù)工作，使泵腔里面的液體不斷被吸進和輸送，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1電動隔膜泵

2.3 液壓隔膜泵工作原理

曲柄連桿機構(gòu)在電動機的驅(qū)動下帶動柱塞做往復(fù)運動，柱塞的運動通過液缸內(nèi)的工作液體（一般為油）而傳到隔膜，使隔膜來回鼓動，隔膜泵缸頭部分主要由一隔膜片將被輸送的液體和工作液體分開，當隔膜片向傳動機構(gòu)一邊運動，泵缸內(nèi)工作時為負壓而吸入液體，當隔膜片向另一邊運動時，則排出液體。被輸送的液體在泵缸內(nèi)被膜片與工作液體隔開，只與泵缸、吸入閥、排出閥及膜片的泵內(nèi)一側(cè)接觸，而不接觸柱塞以及密封裝置，這就使柱塞等重要零件完全在油介質(zhì)中工作，并處于良好的工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2液壓隔膜泵

3 隔膜泵的優(yōu)點

由于隔膜泵自身的獨特結(jié)構(gòu)，因此，具備以下主要3方面的獨特優(yōu)勢：

1）隔膜泵由于無軸封結(jié)構(gòu)，因此，將泄漏風險降到了最低，可用于易揮發(fā)和腐蝕性介質(zhì)，不會造成環(huán)境污染，危害人身安全；在海洋油氣平臺，多用于甲醇、凝析油等介質(zhì)的使用。

2）流道寬敞，無旋轉(zhuǎn)部件，通過性能好，允許通過最大顆粒直徑達10mm，同時，隔膜泵中的介質(zhì)無剪切流動，泵自身部件磨損小的同時，對輸送物損傷也較小，可輸送污泥和生命體，如小魚苗。

3）不同于離心泵，隔膜泵不需灌引水，其自吸能力強，吸程高達7m，同時，長時間干呼吸時，對泵無損壞，減少人為或環(huán)境因素對泵的影響[2]。

4 隔膜泵的日常維護

隔膜泵雖然運行穩(wěn)定，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，以同等工作能力的液壓隔膜泵和離心泵對比，液壓隔膜零部件數(shù)量大約是離心泵的3～4倍，可見其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)工藝水平。同時，海洋油氣生產(chǎn)平臺特殊的高鹽霧、高水分環(huán)境，更是對其運行產(chǎn)生了極大的影響。因此，為避免設(shè)備的損壞，減少不必要的解體檢修，日常維護保養(yǎng)尤為重要，

以海上某液壓隔膜泵為例，該泵輸送介質(zhì)為甲醇，出口壓力達到40 000kPa，處于露天環(huán)境，其作用為向水下采油樹注入甲醇，防止天然氣水合物的產(chǎn)生，因此，對生產(chǎn)有極大的影響，維護保養(yǎng)也尤為重要，應(yīng)采取以下維護措施：

1）建立健全日常巡檢制度，著重關(guān)注該泵運行的實際流量、振動、溫度等關(guān)鍵指標參數(shù)，如出現(xiàn)異常，應(yīng)及時解決。

流量異常通常應(yīng)檢查電機轉(zhuǎn)速，傳動機構(gòu)，進出口管線、閥門是否有堵塞，流體介質(zhì)黏度是否發(fā)生變化等，以現(xiàn)場實際使用情況為例，由于該泵工作介質(zhì)清潔度要求極高，因此，由流量異常造成的關(guān)停情況較少。

振動數(shù)值是評估設(shè)備運行情況的重要參數(shù)，而液壓隔膜泵結(jié)構(gòu)類似于柱塞泵，振動主要原因為介質(zhì)脈沖，因此，相較于離心泵等旋轉(zhuǎn)泵類，隔膜泵自身存在振動較大的劣勢，現(xiàn)場人員容易對故障判斷產(chǎn)生影響，因此，設(shè)備經(jīng)過一段時間的使用后，應(yīng)詳細記錄其振動參數(shù)并生成振動曲線，掌握泵的運行狀態(tài)，從而有針對性進行觀察記錄和進行故障判斷。

2）不斷進行工藝改造，提高使用可靠性。隔膜泵易損件為其中的隔膜，雖然針對不同的介質(zhì)，有不同材質(zhì)的隔膜相匹配，但由于其200次/min的高頻鼓動和承受較高的壓力，一般為安全起見，使用時間到16 000h后，會對其隔膜進行強制更換，因此，存在一定的浪費情況。而該平臺所使用的隔膜泵為雙膜片結(jié)構(gòu)，將過去1層膜片升級為2層，增加了強度，延長使用壽命的同時，還在2片隔膜之間的壓力引出，連接壓力表，壓力表日常壓力顯示為0，膜片一旦損壞，介質(zhì)將流入2片膜片之間，壓力表隨即有顯示，現(xiàn)場人員可及時發(fā)現(xiàn)故障，如若無法第一時間解決，該泵在1層膜片的狀態(tài)下，依然可以進行正常工作，待現(xiàn)場條件允許時，隨時可進行維修更換。

5 隔膜泵的應(yīng)用前景

隨著我國近海油氣資源的日益枯竭，深海開發(fā)必然是未來的發(fā)展趨勢，深海油氣開發(fā)存在運輸管道長，井底壓力高，處理工藝復(fù)雜等特點，因此，需要更加成熟的工藝處理水平和先進設(shè)備進行技術(shù)支持，而隔膜泵所具有的不易泄漏，運行穩(wěn)定，可用于甲醇、凝析油等易燃易揮發(fā)的介質(zhì)，同時具備高壓力和可計量的優(yōu)勢，填補了這一領(lǐng)域的空白，因此，隨著我國向深水不斷開進的步伐，隔膜泵的應(yīng)用范圍也會越來越大。