濕法冶金用大型隔膜泵結構改進

趙文學 楊益光 朱舉華 黃盧太

(重慶水泵廠有限責任公司 重慶市 400033)

1 前言

在濕法冶金行業(yè)中，為了輸送特殊介質的礦漿，帶有強酸強堿，有金屬顆粒的混合礦漿，腐蝕性強，比重大，粘度大；為了適應這種特殊工況，常常選用大型臥式3D系列隔膜泵，它適合高濃度漿料的長距離，高揚程輸送[1]；隨著低速、重載、高可靠性隔膜泵的發(fā)展，對隔膜泵提出來更高的要求[2]。如甘肅和攀枝花的鎳礦，山西靈石的鋁土礦等。為了讓液力部分呈現(xiàn)階梯結構，方便拆卸，一般的總體高度很高，其中機座、電機、減速機的基礎高度高，需要單獨的操作平臺，不方便；需要對大型隔膜泵進行改進設計，來降低整體土建的高度，提高操作的方便性。

2 大型隔膜泵的作用原理

一般大型3D礦漿隔膜泵的工作原理，見圖1，是電機+減速機來傳動曲軸，曲軸帶動三個連桿，再帶動三個活塞的間歇推進，液力管來傳遞壓力到泵頭，利用抗腐蝕的橡膠隔膜的左右擾動，改變容積腔室大小，加上進出口的單向閥的控制來推送礦漿[3]。整個設備的外形尺寸大，土建基礎高，現(xiàn)場維護不方便。

3 大型隔膜泵的結構介紹

原來的大型3D隔膜泵機組，如下圖3D14M580大型隔膜泵(機座序列號14，流量580m3/h)的機組圖。主要組成部件的說明，見圖2(從泵頭向機座看的主視圖)和圖3(側視圖)，按布置的順序和介質的流向為①進口緩沖器、②進口總管、③進口閥3個、④吸管座3個、⑤泵頭3個、⑥出口閥3個、⑦出口總管、⑧出口緩沖器、⑨液力管3個、⑩托架、電機、減速機、機座、操作平臺等組成。

從設備的側視圖看，整個的設備的外形尺寸大，機座處的土建基礎高，約1.72m，并且占地面積大，對總裝、試驗、安裝、使用、維護等都不方便。

圖1 礦漿隔膜泵使用原理圖(泵頭部分)

圖2 原隔膜泵機組的主視圖

為了力的傳遞，其中電機、減速機、機座、托架是同一個水平面；為了方便拆卸各個部件和維護，隔膜泵的泵頭部分設計成特殊階梯結構，見圖3，礦漿從進口緩沖器進去，從下到上有：進口總管、進口閥、吸管座，泵頭腔室、再出口閥和出口管，則泵的整體土建基礎很高，土建成本也高。

圖3 原隔膜泵機組的側視圖(改進前)

4 大型隔膜泵結構的改進

原大型隔膜泵3D14M機座為例，基礎約高于地面1.72m左右，在制造廠內部的總裝、性能試驗和吊裝都提出許多的鋼平臺要求。在用戶的現(xiàn)場，安裝和檢修時也不方便，也需要搭設操作平臺。

對整個隔膜泵的結構進行分析，電機、減速機、機座、托架等主要受力件的主軸線都一致水平位置，才方便傳遞力，其中的液力管中裝的是液壓油，液力傳動是各個方向都相同，這個部位可以變動結構。

改進后隔膜泵結構說明見圖4：把電機、減速機、機座、托架都降低到地面上，可以微高于地面0.1m，來防水。在隔膜泵的液力端(泵頭)，設置新的Z型液力管，新的液力管從下邊與托架相連，向上延伸到隔膜泵的泵頭油側進口，相當把原來兩側的液力管向下轉動一定的度數(shù)來使用，則總體土建高度就降低了。

圖4 改進后隔膜泵結構說明(側視圖)

圖5 新液力管的側視圖

通過向上安裝的三個Z字形新型液力管，來降低隔膜泵的電機、減速機、機座的土建安裝高度，從而方便了制造、總裝、試驗、現(xiàn)場安裝、使用操作、檢修維護等，減少土建費用，提高操作人員的安全性。

把液力管原來水平結構改為從下到上的新Z字型結構，其中新液力管的B向側視圖見圖5，主要節(jié)約的基礎高度說明見下圖6。

圖6 主要節(jié)約的基礎高度說明(Z字形液力管)

5 主要優(yōu)點介紹

5.1 制造廠內：總裝和性能試驗時，不需對電機、減速機、機座、托架單獨做高的支架，主機的高度低，好操作，并且成本低。

5.2 用戶現(xiàn)場：電機-減速機、機座、托架的基礎都低，微高于廠房地面0.1m，土建的成本低。還有安裝、日常操作和維修都是在地面上，不需要登高、不需要圍欄、非常方便、現(xiàn)場操作工人的安全性高。

5.3 這種新型結構對中型和大型的隔膜泵都適用，泵型越大節(jié)約的土建成本越多。

5.4 這種結構的液力管還可以靈活多變，來滿足機座和泵頭的不同安裝位置和高度。

6 兩種隔膜泵的土建基礎對比

原來常規(guī)大型隔膜泵的基礎，機座處的土建基礎高，約1.7-2m，對總裝、試驗、安裝、使用、維護等都不方便。原來隔膜泵的基礎高度圖見圖7。

通過設計新的液力管，新型大型隔膜泵的基礎，機座處的土建基礎大大降低，約0.1m，對總裝、試驗、安裝、使用、維護等都方便，不需要做圍欄。改進后隔膜泵的基礎高度圖見圖8。

圖7 原來隔膜泵的基礎高度圖

圖8 改進后隔膜泵的基礎高度圖

7 兩種隔膜泵的土建成本的經濟性比較

原隔膜泵機座、減速機、電機處的土建基礎體積=長×寬×高=9m×5m×1.7m=76.5m3?，F(xiàn)新結構泵機座部分的土建高度只有0.1m，新機座處基礎體積為4.5m3，節(jié)約72m3，減少了94%，若每方混凝土的建造成本為1萬元，則僅基礎就節(jié)約72萬元，還未算單獨搭建的操作鋼平臺費用。

8 結論

通過對兩種大型隔膜泵的結構對比，采用Z字型液力管后，新型隔膜泵的安裝高度低，土建成本低，主要是操作方便，主要優(yōu)點有：

1)制造廠內：總裝和性能試驗時，減少了原泵型需要的大型工裝，節(jié)約制造成本，生產周期短。

2)用戶的現(xiàn)場：電機、減速機、機座、托架的基礎都低，操作方便；土建周期短，土建成本大為降低。

3)這種Z字型的液力管還可以靈活多變，易于各種系列，適用范圍廣。

4)總成本降低，安全性卻提高了。