论文部分内容阅读
[摘 要]针对某企业的采矿场尾矿输送工艺参数，选择了两种不同泵速的隔膜泵。通过对泵速与易损件使用寿命、设备的承载能力以及整体结构方面进行了对比分析。综合两种方案的优劣势，在空间和投资成本的允许条件下，确定低速隔膜泵为最优方案。
[关键词]泵速；隔膜泵；选型方案
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）38-0093-01
隔膜泵是往复泵的一种，在矿山冶金行业的应用是越来越广泛，越来越普遍。在工程设计过程中，经常会出现同一个参数有两种不同隔膜泵的选型方案，一种高速方案和一种低速方案。合理选择隔膜泵的往复次数，是确保后期生产中设备的运行和维护。根据某企业的采矿场尾矿输送工艺参数：额定流量205m3/h，压力6.3MPa，输送介质为矿浆。结合隔膜泵的产品规格，对两种不同泵速的选型方案进行对比分析，找出合适的选型方案。
1 选型方案说明
隔膜泵的主要参数包括额定流量和压力，流量参数主要与隔膜泵的活塞直径、泵行程和泵速有关；压力参数主要与隔膜泵传动箱的设计柱塞力相关。根据企业采矿场输送工艺参数及产品规格，可以有以下两种隔膜泵的选型方案。两种方案主要的区别在于泵的行程和泵速不相同（表1）。
2 选型方案分析
2.1 易损件寿命分析
隔膜泵的主要易损件为隔膜和阀组。当泵速越低时，隔膜的曲挠频次、阀组的冲击频率都将降低，泵的振动更低，噪声更小，运行更加平稳；在相同的时间内隔膜的曲挠和阀组的冲击次数就越少，其使用寿命就越高。根据国际国内对隔膜泵的研究结果以及对现场使用情况统计分析，阀组等易损件的使用寿命近似与泵往复次数的2.5次方成反比，即：
t=f（1/n2.5）
式中：t=以小时计的使用寿命；n=泵的往复次数，次/分钟
由上式计算可知：当泵的往复次数由49次（选3D10M）降到39次（选3D11M）时，易损件的使用寿命至少可提高50%以上，可显著提高易损件寿命，同时大幅降低隔膜泵的运行维护成本及使用维护工作量。
2.2 传动箱载荷分析
传动箱的设计载荷是决定泵承载能力的参数之一，关系到轴承、曲轴、连杆、十字头等重要零部件的使用寿命以及活塞的最大受力等。根据隔膜泵产品规格，3D10M隔膜泵的传动箱设计载荷为500kN，3D11M隔膜泵的传动箱设计载荷为800KN。在设计载荷下，轴承的设计寿命为80000h，曲轴、连杆、十字头等零件的设计寿命为15年。根据参数要求，3D10M和3D11M隔膜泵选择的活塞直径均为315mm，在现场实际额定工况下，两种泵型的传动箱承载载荷相同，均为491kN。因此对于3D10M隔膜泵的传动箱来说，刚好能满足额定工况载荷；对于3D11M隔膜泵的传动箱来说，在额定工况下还有38.6%的富裕量，且3D11M型隔膜泵的泵速更低。在现场实际额定工况下，3D11M隔膜泵的传动箱（含箱体、曲轴、连杆、十字头、轴承等）整体寿命将提高80%以上，从而大大降低泵的运行成本。
2.3 总体结构分析
2.3.1 泵头结构
泵速是决定流量的参数之一，从结构上讲，当隔膜泵的额定流量一定，泵速越小，需要的活塞一次容积就越大，需要的泵头及隔膜直径也就越大。3D11M隔膜泵选择的泵速为39次，选择的隔膜直径为820mm，泵体的外径大约1200mm；3D10M隔膜泵选择的泵速为49次，选择的隔膜泵直径为740mm，泵体的外径大约为1100mm。因此在相同压力的情况下，3D11M的泵头部件比3D10M体积更大、重量更重。
2.3.2 传动箱结构
3D10M的传动箱设计载荷为500kN，泵行程为320mm；3D11M的传动箱设计载荷为800kN，泵行程为400mm。3D11M的传动箱的行程是3D10M的1.25倍，设计载荷是3D10M的1.6倍，因此，3D11型隔膜泵设计的传动箱宽度和长度尺寸都要增加。
2.3.3 总体结构
低速泵的泵头部件及传动箱都较大，导致隔膜泵的尺寸及重量也随之增大，故3D11M隔膜泵機组比3D10M隔膜泵机组的总体尺寸增大约60%，重量增加约20T。
3 结论
根据以上分析，在隔膜泵设备安装空间和一次投资成本允许的情况下，建议采用低速隔膜泵方案，既可以增加易损件的使用寿命，减少日常维护工作量，降低日常的运行成本，又可以提高隔膜泵设备的整体使用稳定性、可靠性，提高设备的服役期限，为今后进一步提高经济效益提供充分保障。
参考文献
[1] 柴立平.泵选用手册[M]北京：机械工业出版社，2009.1.
[2] 王愈越.高压加氢装置计量泵选型方案比较[J].炼油技术与工程，2013（10）.
[3] 乔世林.提高隔膜泵锥阀使用寿命方法的研究[J].有色设备，2010（3）.
[4] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2006.
[关键词]泵速；隔膜泵；选型方案
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）38-0093-01
隔膜泵是往复泵的一种，在矿山冶金行业的应用是越来越广泛，越来越普遍。在工程设计过程中，经常会出现同一个参数有两种不同隔膜泵的选型方案，一种高速方案和一种低速方案。合理选择隔膜泵的往复次数，是确保后期生产中设备的运行和维护。根据某企业的采矿场尾矿输送工艺参数：额定流量205m3/h，压力6.3MPa，输送介质为矿浆。结合隔膜泵的产品规格，对两种不同泵速的选型方案进行对比分析，找出合适的选型方案。
1 选型方案说明
隔膜泵的主要参数包括额定流量和压力，流量参数主要与隔膜泵的活塞直径、泵行程和泵速有关；压力参数主要与隔膜泵传动箱的设计柱塞力相关。根据企业采矿场输送工艺参数及产品规格，可以有以下两种隔膜泵的选型方案。两种方案主要的区别在于泵的行程和泵速不相同（表1）。
2 选型方案分析
2.1 易损件寿命分析
隔膜泵的主要易损件为隔膜和阀组。当泵速越低时，隔膜的曲挠频次、阀组的冲击频率都将降低，泵的振动更低，噪声更小，运行更加平稳；在相同的时间内隔膜的曲挠和阀组的冲击次数就越少，其使用寿命就越高。根据国际国内对隔膜泵的研究结果以及对现场使用情况统计分析，阀组等易损件的使用寿命近似与泵往复次数的2.5次方成反比，即：
t=f（1/n2.5）
式中：t=以小时计的使用寿命；n=泵的往复次数，次/分钟
由上式计算可知：当泵的往复次数由49次（选3D10M）降到39次（选3D11M）时，易损件的使用寿命至少可提高50%以上，可显著提高易损件寿命，同时大幅降低隔膜泵的运行维护成本及使用维护工作量。
2.2 传动箱载荷分析
传动箱的设计载荷是决定泵承载能力的参数之一，关系到轴承、曲轴、连杆、十字头等重要零部件的使用寿命以及活塞的最大受力等。根据隔膜泵产品规格，3D10M隔膜泵的传动箱设计载荷为500kN，3D11M隔膜泵的传动箱设计载荷为800KN。在设计载荷下，轴承的设计寿命为80000h，曲轴、连杆、十字头等零件的设计寿命为15年。根据参数要求，3D10M和3D11M隔膜泵选择的活塞直径均为315mm，在现场实际额定工况下，两种泵型的传动箱承载载荷相同，均为491kN。因此对于3D10M隔膜泵的传动箱来说，刚好能满足额定工况载荷；对于3D11M隔膜泵的传动箱来说，在额定工况下还有38.6%的富裕量，且3D11M型隔膜泵的泵速更低。在现场实际额定工况下，3D11M隔膜泵的传动箱（含箱体、曲轴、连杆、十字头、轴承等）整体寿命将提高80%以上，从而大大降低泵的运行成本。
2.3 总体结构分析
2.3.1 泵头结构
泵速是决定流量的参数之一，从结构上讲，当隔膜泵的额定流量一定，泵速越小，需要的活塞一次容积就越大，需要的泵头及隔膜直径也就越大。3D11M隔膜泵选择的泵速为39次，选择的隔膜直径为820mm，泵体的外径大约1200mm；3D10M隔膜泵选择的泵速为49次，选择的隔膜泵直径为740mm，泵体的外径大约为1100mm。因此在相同压力的情况下，3D11M的泵头部件比3D10M体积更大、重量更重。
2.3.2 传动箱结构
3D10M的传动箱设计载荷为500kN，泵行程为320mm；3D11M的传动箱设计载荷为800kN，泵行程为400mm。3D11M的传动箱的行程是3D10M的1.25倍，设计载荷是3D10M的1.6倍，因此，3D11型隔膜泵设计的传动箱宽度和长度尺寸都要增加。
2.3.3 总体结构
低速泵的泵头部件及传动箱都较大，导致隔膜泵的尺寸及重量也随之增大，故3D11M隔膜泵機组比3D10M隔膜泵机组的总体尺寸增大约60%，重量增加约20T。
3 结论
根据以上分析，在隔膜泵设备安装空间和一次投资成本允许的情况下，建议采用低速隔膜泵方案，既可以增加易损件的使用寿命，减少日常维护工作量，降低日常的运行成本，又可以提高隔膜泵设备的整体使用稳定性、可靠性，提高设备的服役期限，为今后进一步提高经济效益提供充分保障。
参考文献
[1] 柴立平.泵选用手册[M]北京：机械工业出版社，2009.1.
[2] 王愈越.高压加氢装置计量泵选型方案比较[J].炼油技术与工程，2013（10）.
[3] 乔世林.提高隔膜泵锥阀使用寿命方法的研究[J].有色设备，2010（3）.
[4] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2006.