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作者簡(jiǎn)介：徐明章（1968-），男，四川省遂寧人，電氣工程師，質(zhì)量工程師，現(xiàn)就職于希望森蘭科技股份有限公司，主要從事變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程方面的工作。
摘 要：隔膜泵是一種新型輸送機(jī)械，是目前國(guó)內(nèi)最新穎的一種泵類(lèi)。森蘭SB70G850kW（690V）矢量控制變頻器在隔模泵上替代國(guó)外變頻器投運(yùn)以來(lái)，其性能和可靠性完全滿足氧化鋁生產(chǎn)工藝的要求，國(guó)產(chǎn)化是必由之路。
關(guān)鍵詞：隔膜泵；變頻調(diào)速；國(guó)產(chǎn)化
Abstract：Diaphragm pump is the newest type of pump in China.SenLan SB70G850kW（690V）vector control inverter has been used on the diaphragm pump for producing aluminium xoide，and its performance and reliability fully meet the production process requirement.It is expected that more and more domestic inverter brands will replace foreign brands in this area.
Key words：Diaphragm pump；Variable；frequency speed control；Localization
1 概述
隔膜泵也叫氣動(dòng)雙隔膜泵或氣動(dòng)泵，是一種新型輸送機(jī)械，采用壓縮空氣為動(dòng)力源，對(duì)于各種腐蝕性液體，帶顆粒的液體，高粘度、易揮發(fā)、易燃、劇毒的液體，均能予以抽光吸盡。隔膜泵是一種新型輸送機(jī)械，是目前國(guó)內(nèi)最新穎的一種泵類(lèi)，采用壓縮空氣為動(dòng)力源。隔膜泵其有四種材質(zhì)：塑料、鋁合金、鑄鐵、不銹鋼。隔膜泵根據(jù)不同液體介質(zhì)分別采用丁晴橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、聚四六乙烯，以滿足不同生產(chǎn)工藝的需要。隔膜泵既能抽送流動(dòng)的液體，又能輸送一些不易流動(dòng)的介質(zhì)，具有自吸泵、潛水泵、屏蔽泵、泥漿泵和雜質(zhì)泵等輸送機(jī)械的許多優(yōu)點(diǎn)。
隔膜泵也叫氣動(dòng)雙隔膜泵或氣動(dòng)泵，是一種新型輸送機(jī)械，采用壓縮空氣為動(dòng)力源，對(duì)于各種腐蝕性液體，帶顆粒的液體，高粘度、易揮發(fā)、易燃、劇毒的液體，均能予以抽光吸盡。隔膜泵是一種新型輸送機(jī)械，是目前國(guó)內(nèi)最新穎的一種泵類(lèi)，采用壓縮空氣為動(dòng)力源。隔膜泵其有四種材質(zhì)：塑料、鋁合金、鑄鐵、不銹鋼。隔膜泵根據(jù)不同液體介質(zhì)分別采用丁晴橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、聚四六乙烯，以滿足不同生產(chǎn)工藝的需要。隔膜泵既能抽送流動(dòng)的液體，又能輸送一些不易流動(dòng)的介質(zhì)，具有自吸泵、潛水泵、屏蔽泵、泥漿泵和雜質(zhì)泵等輸送機(jī)械的許多優(yōu)點(diǎn)。
隔膜泵已經(jīng)在石油、化工、食品、電子、陶瓷、紡織等行業(yè)應(yīng)用，安裝在各種特殊場(chǎng)合，用來(lái)抽取各種常規(guī)泵不能抽吸的介質(zhì)。當(dāng)前，隔膜泵在其它行業(yè)的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)大。如油漆、涂料等精細(xì)化工行業(yè)和陶瓷業(yè)中隔膜泵已占有絕對(duì)的主導(dǎo)地位，而在像環(huán)保、廢水處理、建筑、排污等行業(yè)中正在擴(kuò)大它的市場(chǎng)份額，并具有其他泵不可替代的地位。
2 隔膜泵的工作原理
隔膜泵靠壓縮空氣驅(qū)動(dòng)。定向空氣分配閥和導(dǎo)向閥，稱(chēng)為“氣室”，都設(shè)置在泵的中心部位。介質(zhì)流動(dòng)通過(guò)兩個(gè)匯流管和外隔膜室，稱(chēng)為“介質(zhì)室”。通常止回閥（球型或片型）都設(shè)置在每個(gè)外隔膜室的頂部或底部或共用一匯流管。這兩個(gè)外隔膜室靠吸口和出口接頭連接起來(lái)，泵是自吸的。
在操作中，空氣分配閥交替控制隔膜的增壓。在每次沖程后，閥將自動(dòng)變換位置，使空氣得以切換至另一隔膜室，使兩邊隔膜室形成交替的吸液和壓送沖程，隔膜在平行路徑里移動(dòng)，空氣閥無(wú)潤(rùn)滑油需求，這就是首選的運(yùn)行方式，潔凈、干燥的空氣更能提高泵的性能。
介質(zhì)通過(guò)隔膜泵時(shí)，止回閥一開(kāi)一關(guān)這使得每個(gè)外隔膜室交替地填充和排出，止回閥對(duì)壓力差做出反應(yīng)。球閥止回閥可處理含小顆粒的介質(zhì)，而片閥止回閥可以處理含接近管徑尺寸大小軟顆粒的介質(zhì)。
當(dāng)空氣分配閥讓壓縮空氣進(jìn)入左隔膜室，隔膜受壓往外推出，而形成壓送沖程，在壓送部?jī)?nèi)的介質(zhì)即受力離開(kāi)左面外隔膜室、止回閥、匯流管，而后由泵的出口流出，排出口位置可以是頂部、底部、或側(cè)面。當(dāng)左隔膜室受壓推出時(shí)，隔膜連接桿在內(nèi)部拖動(dòng)右隔膜向內(nèi)縮回止回閥充滿流體，在這一循環(huán)動(dòng)作完成后，空氣分配閥將自動(dòng)地變換位置，使空氣切換至另一隔膜室，反向重復(fù)上述循環(huán)動(dòng)作，即兩邊隔膜室將因此呈現(xiàn)交替性的壓送及吸收液動(dòng)作。
3 氧化鋁行業(yè)對(duì)隔膜泵傳動(dòng)系統(tǒng)的要求
生產(chǎn)氧化鋁的前端工序是先將鋁礬土粉碎制成原礦漿，將合格的原礦漿通過(guò)隔膜泵（喂料泵）送至高壓溶出器，在高壓溶出器中，在一定的外部條件作用下，溶出鋁土礦中的氧化鋁得到鋁酸鈉。當(dāng)溶出時(shí)間一定時(shí)，溶出速度越快，氧化鋁的溶出率就越高，產(chǎn)能越大。但溶出反應(yīng)需在一定條件下進(jìn)行，要保證氧化鋁的高溶出率，就要保證各種物料的相對(duì)平衡，在其他條件相對(duì)變化的情況下，要求料漿泵的喂料量也發(fā)生相應(yīng)的調(diào)整，這樣才能優(yōu)化生產(chǎn)工藝指標(biāo)，進(jìn)而優(yōu)化氧化鋁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝過(guò)程的優(yōu)化進(jìn)行，高壓泥漿隔膜泵是采用拜爾法生產(chǎn)氧化鋁，尤其是采用管道化溶出工藝的氧化鋁廠的重要設(shè)備。被譽(yù)為拜爾法氧化鋁廠的心臟部位。其運(yùn)轉(zhuǎn)率直接代表著氧化鋁廠的投礦運(yùn)轉(zhuǎn)率。對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)提出以下要求：
（1）電動(dòng)機(jī)和泵組等機(jī)械設(shè)備在使用原設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變電氣控制系統(tǒng)的控制方法，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在10～583rpm之間連續(xù)可調(diào)，且能夠帶載起動(dòng)隔膜泵；
（2）設(shè)備起動(dòng)平緩，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。電氣設(shè)備可運(yùn)行率達(dá)95%以上；設(shè)置完善的保護(hù)裝置，包括管道超壓自動(dòng)保護(hù)和常規(guī)電氣故障保護(hù)；
（3）對(duì)泵采用三地操作，分別設(shè)置在機(jī)旁、變頻器控制室、儀表室。泵組的開(kāi)、停在機(jī)旁和變頻器控制室進(jìn)行，儀表室只有在管道超壓或其他緊急情況下進(jìn)行設(shè)備緊急停車(chē)；當(dāng)進(jìn)料量給定值確定后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)跟蹤給定值。
喂料量的改變是通過(guò)隔膜泵（喂料泵）變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)閷?duì)變頻器的可靠性要求極高，因此一般都采用國(guó)外著名變頻器。
4 森蘭變頻器隔膜泵上的應(yīng)用
近幾年，國(guó)產(chǎn)變頻技術(shù)有了極大的進(jìn)展，國(guó)內(nèi)廠家也能生產(chǎn)高性能的矢量控制變頻器，起動(dòng)力矩可達(dá)2倍額定力矩，平均無(wú)故障時(shí)間2萬(wàn)小時(shí)以上，像氧化鋁這樣連續(xù)性生產(chǎn)工藝，也完全能夠滿足。森蘭在380V矢量控制變頻器的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了SB70G850kW（690V）矢量控制變頻器，與國(guó)外變頻器相比，其性能上并無(wú)多大差別。
隔膜泵使用的是690V780kW鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，電源頻率為50Hz時(shí)轉(zhuǎn)速為583rpm，轉(zhuǎn)速為10rpm時(shí)變頻器輸出頻率不到1Hz，調(diào)速比接近60，且能夠1Hz頻率下帶額定負(fù)載運(yùn)行。
矢量控制變頻器的調(diào)速比可達(dá)1:100，調(diào)速精度可精確到0.1%，且是無(wú)級(jí)調(diào)速，選用森蘭SB70G850kW（690V）矢量控制變頻器能滿足調(diào)速性能要求。當(dāng)進(jìn)料量給定值確定后，系統(tǒng)能夠自動(dòng)跟蹤給定值的自動(dòng)控制方案，只需將礦漿電磁流量計(jì)輸出的4～20mA反饋信號(hào)送到變頻器的PI調(diào)節(jié)器的反饋端口上實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，使礦漿的流量在給定范圍內(nèi)變化，保證氧化鋁的溶出率為最高。
森蘭SB70G850kW（690V）矢量控制變頻器在隔膜泵上已經(jīng)連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行了半年有余，實(shí)踐證明，國(guó)產(chǎn)變頻器無(wú)論是質(zhì)量，還是性能表現(xiàn)極佳，并且在調(diào)速過(guò)程中有節(jié)能效果，給用戶帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的效益，在用戶中樹(shù)立了很好的口碑。
5 結(jié)語(yǔ)
SB70G850kW（690V）變頻器投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行可靠平穩(wěn)，控制靈活方便，控制準(zhǔn)確，精度高，充分保證了隔膜泵準(zhǔn)確送料，大大優(yōu)化了生產(chǎn)指標(biāo)，提高了礦漿中的氧化鋁溶出率和設(shè)備產(chǎn)能，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，保證了調(diào)速平滑、連續(xù)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能；設(shè)備技術(shù)水平的提高和優(yōu)化，使得設(shè)備維護(hù)工作量和維護(hù)費(fèi)用都大大降低，降低了單位產(chǎn)品的成本，產(chǎn)生了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明，森蘭SB70G850kW（690V）變頻器其性能和可靠性完全滿足氧化鋁生產(chǎn)工藝的要求，國(guó)產(chǎn)化是必由之路。
——轉(zhuǎn)自《自動(dòng)化博覽》
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