國產(chǎn)隔膜泵概述

　　(ZX20120625)隔膜泵是一種先進的容積泵，其工作原理近似于柱塞泵，是20世紀中期在工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展起來的適用于固液兩相介質輸送的理想設備。它的工作原理是動力源經(jīng)傳動機構推動膜片來回鼓動作功，完成流體的吸入和排出，這個過程叫做隔膜泵的工作過程。當膜片凹進去時，隔膜泵腔內的體積越變越大，壓力也就隨之降低，當壓力低于入口管壓力的時候，泵的入口閥門打開，流體流入隔膜泵腔內。膜片移動到內止點時，泵腔內體積達到最大，壓力達到最小，流體充滿隔膜泵腔，這時入口閥門關閉。當膜片鼓起，隔膜泵腔內的體積越來越小，腔內壓力越來越大，出口閥門被壓開，流體被壓出泵腔，當膜片達到外止點時，出口閥門因重力和彈簧力的作用而關閉，隔膜泵又開始了新的吸入過程。

　　隔膜泵按其執(zhí)行機構使用的動力，可以分為氣動、電動、液動三種，即以壓縮空氣為動力源的氣動隔膜泵，以電為動力源的電動隔膜泵，以液體介質（如油等）壓力為動力的電液動隔膜泵。按流量大小可分為工業(yè)隔膜泵和多用于儀器儀表的微型隔膜泵（常常稱為微型真空泵、微型薄膜泵、微型水泵、打氣泵、采樣泵等）。按其功能和特性分，還有電子式、智能式、現(xiàn)場總線型隔膜泵等。隔膜泵的材質有塑料、鋁合金、鑄鐵、不銹鋼，隔膜根據(jù)不同介質采用丁腈橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯等。隔膜泵的產(chǎn)品類型很多，結構也多種多樣，而且還在不斷更新和變化。

    氣動隔膜泵以壓縮空氣為動力，具有以下特點：泵不會過熱，壓縮空氣作動力，在排氣時是一個膨脹吸熱的過程，氣動泵工作時溫度是降低的，無有害氣體排出。不會產(chǎn)生電火花，接地后又防止了靜電火花?？梢酝ㄟ^含顆粒液體，因為容積式工作且進口為球閥，所以不容易被堵。對物料的剪切力極低，對物料的攪動最小，適用于不穩(wěn)定物質的輸送。流量可調節(jié)，可以在物料出口處加裝節(jié)流閥來調節(jié)流量。具有自吸的功能。可以空運行。可以潛水工作。可以輸送的流體極為廣泛，從低粘度到高粘度、腐蝕性的。沒有復雜的控制系統(tǒng)，沒有電纜、保險絲等。體積小、重量輕。無需潤滑所以維修簡便，沒有動密封，不會滴漏。泵始終能保持高效，不會因為磨損而降低。氣動隔膜泵吸程高、揚程可調（可達數(shù)十米），氣源壓力只須大于1kg/cm2即能工作，絕對防火防爆，具有潛水泵、自吸泵、雜質泵、屏蔽泵、泥漿泵的功能和輸送機械的許多特點。氣動隔膜泵的特點使其得到越來越廣泛的應用，例如在易燃易爆的環(huán)境中使用。輸送燃料、火藥、炸藥。污水中雜質多且成分復雜，易于堵塞管路，使電泵電機發(fā)熱易損，氣動隔膜泵可通過顆粒且流量可調，管道堵塞時自動停止至通暢。在有危害性、腐蝕性的物料處理中，氣動隔膜泵可將物料與外界完全隔開。在試驗、分析中保證沒有雜質污染原料。用于輸送化學性質比較不穩(wěn)定的流體，如：感光材料、絮凝液等。

　　電動隔膜泵的工作原理是電機通過減速箱帶動左右兩端柱塞上面的隔膜一前一后往復運動。在左右兩個泵腔內，裝有上下四個單向球閥。工作腔內的容積的改變，迫使四個單向球閥交替地開啟和關閉，從而將液體不斷地吸入和排出。

電動隔膜泵結構緊湊、體積小、重量輕、裝拆方便；傳動效率高，優(yōu)于氣動隔膜泵；運轉平穩(wěn)、噪音低；使用壽命長；

無泄漏地輸送介質；可承受空載運行；自吸能力可達7米以上。；通過性能好，大顆粒雜質、泥漿等均可毫不費力地通過。

    液動隔膜泵的工作原理是電機通過減速箱帶動柱塞往復運動，推動柱塞前后油箱里的液壓油，使隔膜往復運動，造成工作腔內的容積的改變，迫使單向球閥交替地開啟和關閉，從而將液體不斷地吸入和排出。泵上部裝有油缸，內有補油閥、安全閥。補油閥自動向柱塞前后補油。當泵出口堵塞或壓力超過規(guī)定值時，安全閥自動排出液壓油，達到保護泵的目的。

    閥體的選擇是隔膜泵選擇中最重要的環(huán)節(jié)。隔膜泵閥體種類很多，常用的有直通單座、直通雙座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋轉、蝶形、套筒式、球形等10種。根據(jù)控制過程的介質、工藝條件和參數(shù)來確定所要使用的閥門類型。具體選擇時可從以下幾方面考慮:閥芯形狀結構主要根據(jù)所選擇的流量特性和不平衡力等因素考慮。當流體介質含有高濃度磨損性顆粒時，閥芯、閥座接合面每一次關閉都會受到嚴重摩擦，閥門的流路要光滑，閥的內部材料要具有耐磨性。介質具有腐蝕性時，在滿足調節(jié)功能的情況下，盡量選擇結構簡單的閥門。當介質的溫度、壓力高且變化大時，應選用受溫度、壓力影響小的閥芯和閥座材料。在實際生產(chǎn)過程中，閃蒸和空化不僅影響流量系數(shù)的計算，還會形成振動和噪聲，使閥門的使用壽命變短，因此在選擇閥門時應防止閥門產(chǎn)生閃蒸和空化。

    隔膜泵執(zhí)行機構不論是何種類型，其輸出力都是用于克服負荷的有效力（主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有關力的作用）。為了使隔膜泵正常工作，配用的執(zhí)行機構要能產(chǎn)生足夠的輸出力來克服各種阻力，保證密封和閥門的開啟。對于雙作用的氣動、液動、電動執(zhí)行機構，作用力的大小與它的運行方向無關，因此，選擇執(zhí)行機構的關鍵在于弄清最大的輸出力和電機的轉動力矩。對于單作用的氣動執(zhí)行機構，輸出力與閥門的開度有關，隔膜泵上的出現(xiàn)的力也將影響運動特性，因此要求在整個隔膜泵的開度范圍建立力平衡。對執(zhí)行機構輸出力確定后，根據(jù)工藝使用環(huán)境要求，選擇相應的執(zhí)行機構。對于現(xiàn)場有防爆要求時，應選用氣動執(zhí)行機構，且接線盒為防爆型，不能選擇電動執(zhí)行機構。如果沒有防爆要求，則氣動、電動執(zhí)行機構都可選用，但從節(jié)能方面考慮，應盡量選用電動執(zhí)行機構。液動執(zhí)行機構的使用不如氣動、電動執(zhí)行機構廣泛，但具有調節(jié)精度高、動作速度快和平穩(wěn)的特點，在某些情況下為了達到較好調節(jié)效果，必須選用液動執(zhí)行機構。

    隔膜泵的作用方式只是在選用氣動執(zhí)行機構時才有，其作用方式通過執(zhí)行機構正反作用和閥門的正反作用組合形成。組合形式有4種即正正(氣關型)、正反(氣開型)、反正(氣開型)、反反(氣關型)，通過這四種組合形成的隔膜泵作用方式有氣開和氣關兩種。對于隔膜泵作用方式的選擇，主要從三方面考慮:工藝生產(chǎn)安全、介質的特性、保證產(chǎn)品質量，經(jīng)濟損失最小。

    隔膜泵的流量特性是指介質流過閥門的相對流量與位移(閥門的相對開度)間的關系，理想流量特性主要有直線、等百分比(對數(shù))、拋物線和快開等4種。常用的理想流量特性只有直線、等百分比(對數(shù))、快開三種。拋物線流量特性介于直線和等百分比之間，一般可用等百分比特性來代替，而快開特性主要用于二位調節(jié)及程序控制中，因此隔膜泵特性的選擇實際上是直線和等百分比流量特性的選擇。隔膜泵流量特性的理論計算很復雜。目前多采用經(jīng)驗準則，具體從下幾方面考慮:從調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)質量分析并選擇、從工藝配管情況考慮、從負荷變化情況分析。

    近年來在隔膜材質上取得了突破性的進展，由于隔膜泵獨特的優(yōu)點，隔膜泵在世界先進國家和我國得到了越來越多的應用，取代了部分離心泵、螺桿泵、潛水泵、泥漿泵和雜質泵。如噴漆、陶瓷行業(yè)中隔膜泵已占有絕對的主導地位，而在其他的一些行業(yè)像環(huán)保、建筑、石油、化工、冶金等正在擴大它的市場份額，并具有其他泵不可替代的地位。目前先進的工業(yè)隔膜泵在國際上只有荷蘭、德國、美國等少數(shù)發(fā)達國家有能力制造，但產(chǎn)品價格昂貴。進口工業(yè)隔膜泵的工藝和材料比國產(chǎn)隔膜泵先進，進口泵的膜片抗疲勞性比國產(chǎn)膜片更強。進口隔膜泵價格一般比國產(chǎn)泵貴一倍以上。國內現(xiàn)有數(shù)十幾家企業(yè)涉足工業(yè)隔膜泵領域，但大多數(shù)只能生產(chǎn)中低壓隔膜泵。由于我國石油、石化、煤化工、化工等行業(yè)快速發(fā)展，大型工業(yè)隔膜泵等裝備的國產(chǎn)化是降低工程投資、節(jié)約外匯、提高產(chǎn)業(yè)競爭能力的重要措施。先進的工業(yè)隔膜泵系列被列為國家重大技術裝備，符合國家相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方向，獲得了中央預算投資補助支持。近年來，一些技術領先的中國隔膜泵廠家不斷探索有自主知識產(chǎn)權的技術路線，采用高端部件并加強機械強度來保證質量，在流量上富裕一部分來減少機械磨損，努力推動高壓隔膜泵的國產(chǎn)化進程，結束了我國同類泵長期依賴進口的歷史。據(jù)了解，現(xiàn)在國內能生產(chǎn)16MPa以上的高壓隔膜泵，僅沈陽冶金機械一家。由于進口高壓隔膜泵的價格和維修費用居高不下，相信在不久的將來國產(chǎn)高壓隔膜泵將會逐漸取代部分進口產(chǎn)品。

    自上世紀九十年代以來，伴隨著我國儀器儀表行業(yè)進入快速發(fā)展期，國內微型隔膜泵市場迅速成長。儀器儀表中使用的微型泵流量多在每分鐘數(shù)十升以下，有的甚至低至每小時幾十毫升。微型隔膜泵效率高、運動機構與輸送介質完全隔離、非動密封，無泄漏、體積小、重量輕、具有自吸能力、不怕空轉、無需潤滑保養(yǎng)、噪音低。它作為微型真空水泵使用時，無需灌泵，啟動后立即吸水排水，既能抽氣又能抽水，不怕干轉。微型隔膜泵的優(yōu)點尤其是無污染性、自吸性使其在儀器儀表行業(yè)得到了廣泛運用。目前國產(chǎn)微型隔膜泵發(fā)展很快，低端市場基本被國內產(chǎn)品占領。國內低端產(chǎn)品質量尚不如進口微型泵，主要依靠價格競爭。質量優(yōu)異的高端微型隔膜泵有德國、美國等進口品牌和國產(chǎn)“氣海”微型泵。新型國產(chǎn)微型隔膜泵技術領先于外國名牌產(chǎn)品，例如“氣海”新型微型真空泵、微型調速水泵率先采用了先進的全功能無刷電機和高品質的長壽命部件，優(yōu)化了結構設計，性能居于領先地位。新型可調速微型泵從根本上解決泵對控制電路的干擾問題，在流量調節(jié)上實現(xiàn)了突破，自帶PWM（脈寬調制）線，能方便可靠地調節(jié)流量。能輸出電機轉速反饋信號（FG)，實現(xiàn)了對電機工況的實時監(jiān)控，更便于自動控制。憑借技術實力和價格、服務優(yōu)勢，我國先進的可調速微型隔膜泵越來越受到市場歡迎。