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柱塞隔膜泵的故障模式分析
一、前言
本文通過(guò)對(duì)隔膜（柱塞）泵工作原理的介紹，對(duì)工作中柱塞泵/隔膜泵故障維修的工作票進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)故障類型、故障原因、故障處理進(jìn)行分類，總結(jié)出具有代表性的故障模式，并針對(duì)故障模式給出原因分析和處理方法。
二、工作原理介紹
隔膜泵是一種能夠通過(guò)流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將行程由0至100%進(jìn)行線性調(diào)節(jié)，精密設(shè)定泵的排出流量的柱塞泵。
在柱塞泵的液力端裝上隔膜，把輸送介質(zhì)的過(guò)流部件和帶動(dòng)隔膜彈性變形的柱塞工作缸隔開(kāi)的柱塞泵稱為隔膜泵。隔膜泵的隔膜類型有膜片、波紋管和筒形隔膜等，其中以膜片應(yīng)用最多。
泵由電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器通過(guò)蝸輪減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)“N”形曲軸及凸輪，經(jīng)凸輪將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞與隔膜并無(wú)直接聯(lián)接，而是借助于柱塞工作腔內(nèi)的工作介質(zhì)（壓力液）把兩者運(yùn)動(dòng)連接起來(lái)，由柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使工作腔內(nèi)的容積及壓力產(chǎn)生變化，帶動(dòng)隔膜前后鼓凸來(lái)完成輸送流體的工作。
由于泵的柱塞與隔膜之間的動(dòng)力是靠工作介質(zhì)腔內(nèi)的壓力液來(lái)傳遞，因而工作介質(zhì)腔內(nèi)壓力液的壓力大小和容量的多少，對(duì)隔膜泵的性能及隔膜本身有著重大的影響。不論是壓力和壓力液量過(guò)大（多）、過(guò)小（少）、或者含有氣體，泵均不能正常工作，因此泵設(shè)計(jì)了壓力液補(bǔ)償系統(tǒng)。補(bǔ)償系統(tǒng)是由一個(gè)安全閥和補(bǔ)償閥組成。當(dāng)壓力超過(guò)一定范圍時(shí)，安全閥應(yīng)及時(shí)起跳釋放高壓；當(dāng)壓力和壓力液量不足時(shí)，補(bǔ)償閥打開(kāi)補(bǔ)充工作介質(zhì)，來(lái)保證隔膜兩側(cè)壓力的基本平衡。所以安全閥的定值非常重要，不能隨意調(diào)節(jié)。
隔膜泵基本工作原理圖解：
當(dāng)膜片（柱塞）往后拉時(shí)，出口閥球掉下與球座緊緊密合，關(guān)閉閥門，入口閥球因膜片后拉時(shí)與泵頭間產(chǎn)生真空而往上浮起，開(kāi)啟法門，液體跟著被吸上來(lái)。
當(dāng)膜片（柱塞）往前推時(shí)，入口閥球掉下與球座緊緊密合，關(guān)閉閥門，使液體不會(huì)通過(guò)，而出口因膜片往前推擠使球閥開(kāi)啟③，液體排出。
三、故障模式分析
根據(jù)隔膜泵工作原理可見(jiàn)，如果泵的膜片、泵頭、逆止閥存在缺陷將會(huì)導(dǎo)致泵無(wú)法正常工作，常見(jiàn)故障有：
1、泵輸送介質(zhì)回路或壓力液腔內(nèi)排氣不充分；
2、逆止閥密封不嚴(yán)；
3、泵入口管道漏氣；
4、入口、出口異物阻塞；
5、膜片（柱塞）產(chǎn)生永久變形或破損。
以上設(shè)備缺陷表現(xiàn)出的故障模式均表現(xiàn)為泵出力問(wèn)題，如泵出力低、泵無(wú)出力等。
四、故障模式及出處理對(duì)策
通過(guò)對(duì)柱塞泵/隔膜泵故障維修的工作票進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在660項(xiàng)檢修記錄中泵出力問(wèn)題的就有251項(xiàng)占38℅，而在這251項(xiàng)泵出力存在問(wèn)題的故障中有77項(xiàng)是與泵排氣不充分相關(guān)的缺陷，占泵出力問(wèn)題缺陷的31℅；泵進(jìn)出口逆止閥缺陷占27.5℅；泵隔膜缺陷占19℅。其他問(wèn)題有：進(jìn)出口管接頭滲漏、壓力液液位低、壓力液變質(zhì)、齒輪箱油位低、齒輪箱潤(rùn)滑油變質(zhì)、泵流量調(diào)節(jié)旋鈕腐蝕、泵排氣閥損壞、泵體腐蝕嚴(yán)重、泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)卡澀等。
隔膜（柱塞）泵的故障模式及處理對(duì)策
| 故障模式 |
原因分析 |
處理方法 |
| 壓力液、潤(rùn)滑油液位低 |
檢查無(wú)漏點(diǎn) |
正常損耗 |
補(bǔ)充至正常液位 |
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檢查有漏點(diǎn) |
回路滲漏 |
消除漏點(diǎn)，補(bǔ)充至正常液位 |
| 壓力液變質(zhì) |
使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或進(jìn)入雜質(zhì) |
沖洗壓力液杯，補(bǔ)充至正常液位 |
| 齒輪箱潤(rùn)滑油變質(zhì) |
使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或進(jìn)入雜質(zhì)齒輪磨損 |
取油樣化驗(yàn)，檢查金屬含量，判斷齒輪磨損情況，決定是否更換整泵。沖洗齒輪箱潤(rùn)滑油室，補(bǔ)充至正常液位 |
| 流量調(diào)節(jié)旋鈕腐蝕 |
環(huán)境腐蝕 |
更換流量調(diào)節(jié)旋鈕 |
| 泵排氣閥旋鈕損壞 |
環(huán)境腐蝕或操作不當(dāng) |
更換泵排氣閥旋鈕，如果無(wú)法更換旋鈕，只有整體更換泵 |
| 泵體腐蝕嚴(yán)重 |
環(huán)境腐蝕 |
防腐，整體更換泵 |
| 泵驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)卡澀 |
齒輪箱或傳動(dòng)曲軸損壞 |
整體更換泵 |
| 泵出力低 泵無(wú)出力 |
泵輸送介質(zhì)回路或壓力液腔內(nèi)排氣不充分 |
對(duì)泵輸送介質(zhì)回路或壓力液腔內(nèi)排氣不充分 |
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逆止閥密封不嚴(yán) |
更換逆止閥或閥球 |
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入口、出口異物阻塞 |
清理入口、出口異物 |
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膜片（柱塞）產(chǎn)生永久變形或破損 |
更換隔膜（柱塞）或柱塞密封 |
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壓力液補(bǔ)償系統(tǒng)損壞 |
更換壓力液補(bǔ)償系統(tǒng) |
五、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)設(shè)備故障維修的檢修記錄的統(tǒng)計(jì)，甄別出具有代表性的故障模式和處理措施，用于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障診斷，將大大提高設(shè)備維護(hù)、維修的技能水平，提高設(shè)備維修的質(zhì)量。
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