国产隔膜泵概述

　　(ZX20120625)隔膜泵是一种先进的容积泵，其工作原理近似于柱塞泵，是20世纪中期在工业发达国家发展起来的适用于固液两相介质输送的理想设备。它的工作原理是动力源经传动机构推动膜片来回鼓动作功，完成流体的吸入和排出，这个过程叫做隔膜泵的工作过程。当膜片凹进去时，隔膜泵腔内的体积越变越大，压力也就随之降低，当压力低于入口管压力的时候，泵的入口阀门打开，流体流入隔膜泵腔内。膜片移动到内止点时，泵腔内体积达到最大，压力达到最小，流体充满隔膜泵腔，这时入口阀门关闭。当膜片鼓起，隔膜泵腔内的体积越来越小，腔内压力越来越大，出口阀门被压开，流体被压出泵腔，当膜片达到外止点时，出口阀门因重力和弹簧力的作用而关闭，隔膜泵又开始了新的吸入过程。

　　隔膜泵按其执行机构使用的动力，可以分为气动、电动、液动三种，即以压缩空气为动力源的气动隔膜泵，以电为动力源的电动隔膜泵，以液体介质（如油等）压力为动力的电液动隔膜泵。按流量大小可分为工业隔膜泵和多用于仪器仪表的微型隔膜泵（常常称为微型真空泵、微型薄膜泵、微型水泵、打气泵、采样泵等）。按其功能和特性分，还有电子式、智能式、现场总线型隔膜泵等。隔膜泵的材质有塑料、铝合金、铸铁、不锈钢，隔膜根据不同介质采用丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯等。隔膜泵的产品类型很多，结构也多种多样，而且还在不断更新和变化。

    气动隔膜泵以压缩空气为动力，具有以下特点：泵不会过热，压缩空气作动力，在排气时是一个膨胀吸热的过程，气动泵工作时温度是降低的，无有害气体排出。不会产生电火花，接地后又防止了静电火花。可以通过含颗粒液体，因为容积式工作且进口为球阀，所以不容易被堵。对物料的剪切力极低，对物料的搅动最小，适用于不稳定物质的输送。流量可调节，可以在物料出口处加装节流阀来调节流量。具有自吸的功能。可以空运行。可以潜水工作。可以输送的流体极为广泛，从低粘度到高粘度、腐蚀性的。没有复杂的控制系统，没有电缆、保险丝等。体积小、重量轻。无需润滑所以维修简便，没有动密封，不会滴漏。泵始终能保持高效，不会因为磨损而降低。气动隔膜泵吸程高、扬程可调（可达数十米），气源压力只须大于1kg/cm2即能工作，绝对防火防爆，具有潜水泵、自吸泵、杂质泵、屏蔽泵、泥浆泵的功能和输送机械的许多特点。气动隔膜泵的特点使其得到越来越广泛的应用，例如在易燃易爆的环境中使用。输送燃料、火药、炸药。污水中杂质多且成分复杂，易于堵塞管路，使电泵电机发热易损，气动隔膜泵可通过颗粒且流量可调，管道堵塞时自动停止至通畅。在有危害性、腐蚀性的物料处理中，气动隔膜泵可将物料与外界完全隔开。在试验、分析中保证没有杂质污染原料。用于输送化学性质比较不稳定的流体，如：感光材料、絮凝液等。

　　电动隔膜泵的工作原理是电机通过减速箱带动左右两端柱塞上面的隔膜一前一后往复运动。在左右两个泵腔内，装有上下四个单向球阀。工作腔内的容积的改变，迫使四个单向球阀交替地开启和关闭，从而将液体不断地吸入和排出。

电动隔膜泵结构紧凑、体积小、重量轻、装拆方便；传动效率高，优于气动隔膜泵；运转平稳、噪音低；使用寿命长；

无泄漏地输送介质；可承受空载运行；自吸能力可达7米以上。；通过性能好，大颗粒杂质、泥浆等均可毫不费力地通过。

    液动隔膜泵的工作原理是电机通过减速箱带动柱塞往复运动，推动柱塞前后油箱里的液压油，使隔膜往复运动，造成工作腔内的容积的改变，迫使单向球阀交替地开启和关闭，从而将液体不断地吸入和排出。泵上部装有油缸，内有补油阀、安全阀。补油阀自动向柱塞前后补油。当泵出口堵塞或压力超过规定值时，安全阀自动排出液压油，达到保护泵的目的。

    阀体的选择是隔膜泵选择中最重要的环节。隔膜泵阀体种类很多，常用的有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶形、套筒式、球形等10种。根据控制过程的介质、工艺条件和参数来确定所要使用的阀门类型。具体选择时可从以下几方面考虑:阀芯形状结构主要根据所选择的流量特性和不平衡力等因素考虑。当流体介质含有高浓度磨损性颗粒时，阀芯、阀座接合面每一次关闭都会受到严重摩擦，阀门的流路要光滑，阀的内部材料要具有耐磨性。介质具有腐蚀性时，在满足调节功能的情况下，尽量选择结构简单的阀门。当介质的温度、压力高且变化大时，应选用受温度、压力影响小的阀芯和阀座材料。在实际生产过程中，闪蒸和空化不仅影响流量系数的计算，还会形成振动和噪声，使阀门的使用寿命变短，因此在选择阀门时应防止阀门产生闪蒸和空化。

    隔膜泵执行机构不论是何种类型，其输出力都是用于克服负荷的有效力（主要是指不平衡力和不平衡力矩加上摩擦力、密封力、重力等有关力的作用）。为了使隔膜泵正常工作，配用的执行机构要能产生足够的输出力来克服各种阻力，保证密封和阀门的开启。对于双作用的气动、液动、电动执行机构，作用力的大小与它的运行方向无关，因此，选择执行机构的关键在于弄清最大的输出力和电机的转动力矩。对于单作用的气动执行机构，输出力与阀门的开度有关，隔膜泵上的出现的力也将影响运动特性，因此要求在整个隔膜泵的开度范围建立力平衡。对执行机构输出力确定后，根据工艺使用环境要求，选择相应的执行机构。对于现场有防爆要求时，应选用气动执行机构，且接线盒为防爆型，不能选择电动执行机构。如果没有防爆要求，则气动、电动执行机构都可选用，但从节能方面考虑，应尽量选用电动执行机构。液动执行机构的使用不如气动、电动执行机构广泛，但具有调节精度高、动作速度快和平稳的特点，在某些情况下为了达到较好调节效果，必须选用液动执行机构。

    隔膜泵的作用方式只是在选用气动执行机构时才有，其作用方式通过执行机构正反作用和阀门的正反作用组合形成。组合形式有4种即正正(气关型)、正反(气开型)、反正(气开型)、反反(气关型)，通过这四种组合形成的隔膜泵作用方式有气开和气关两种。对于隔膜泵作用方式的选择，主要从三方面考虑:工艺生产安全、介质的特性、保证产品质量，经济损失最小。

    隔膜泵的流量特性是指介质流过阀门的相对流量与位移(阀门的相对开度)间的关系，理想流量特性主要有直线、等百分比(对数)、抛物线和快开等4种。常用的理想流量特性只有直线、等百分比(对数)、快开三种。抛物线流量特性介于直线和等百分比之间，一般可用等百分比特性来代替，而快开特性主要用于二位调节及程序控制中，因此隔膜泵特性的选择实际上是直线和等百分比流量特性的选择。隔膜泵流量特性的理论计算很复杂。目前多采用经验准则，具体从下几方面考虑:从调节系统的调节质量分析并选择、从工艺配管情况考虑、从负荷变化情况分析。

    近年来在隔膜材质上取得了突破性的进展，由于隔膜泵独特的优点，隔膜泵在世界先进国家和我国得到了越来越多的应用，取代了部分离心泵、螺杆泵、潜水泵、泥浆泵和杂质泵。如喷漆、陶瓷行业中隔膜泵已占有绝对的主导地位，而在其他的一些行业像环保、建筑、石油、化工、冶金等正在扩大它的市场份额，并具有其他泵不可替代的地位。目前先进的工业隔膜泵在国际上只有荷兰、德国、美国等少数发达国家有能力制造，但产品价格昂贵。进口工业隔膜泵的工艺和材料比国产隔膜泵先进，进口泵的膜片抗疲劳性比国产膜片更强。进口隔膜泵价格一般比国产泵贵一倍以上。国内现有数十几家企业涉足工业隔膜泵领域，但大多数只能生产中低压隔膜泵。由于我国石油、石化、煤化工、化工等行业快速发展，大型工业隔膜泵等装备的国产化是降低工程投资、节约外汇、提高产业竞争能力的重要措施。先进的工业隔膜泵系列被列为国家重大技术装备，符合国家相关产业发展战略方向，获得了中央预算投资补助支持。近年来，一些技术领先的中国隔膜泵厂家不断探索有自主知识产权的技术路线，采用高端部件并加强机械强度来保证质量，在流量上富裕一部分来减少机械磨损，努力推动高压隔膜泵的国产化进程，结束了我国同类泵长期依赖进口的历史。据了解，现在国内能生产16MPa以上的高压隔膜泵，仅沈阳冶金机械一家。由于进口高压隔膜泵的价格和维修费用居高不下，相信在不久的将来国产高压隔膜泵将会逐渐取代部分进口产品。

    自上世纪九十年代以来，伴随着我国仪器仪表行业进入快速发展期，国内微型隔膜泵市场迅速成长。仪器仪表中使用的微型泵流量多在每分钟数十升以下，有的甚至低至每小时几十毫升。微型隔膜泵效率高、运动机构与输送介质完全隔离、非动密封，无泄漏、体积小、重量轻、具有自吸能力、不怕空转、无需润滑保养、噪音低。它作为微型真空水泵使用时，无需灌泵，启动后立即吸水排水，既能抽气又能抽水，不怕干转。微型隔膜泵的优点尤其是无污染性、自吸性使其在仪器仪表行业得到了广泛运用。目前国产微型隔膜泵发展很快，低端市场基本被国内产品占领。国内低端产品质量尚不如进口微型泵，主要依靠价格竞争。质量优异的高端微型隔膜泵有德国、美国等进口品牌和国产“气海”微型泵。新型国产微型隔膜泵技术领先于外国名牌产品，例如“气海”新型微型真空泵、微型调速水泵率先采用了先进的全功能无刷电机和高品质的长寿命部件，优化了结构设计，性能居于领先地位。新型可调速微型泵从根本上解决泵对控制电路的干扰问题，在流量调节上实现了突破，自带PWM（脉宽调制）线，能方便可靠地调节流量。能输出电机转速反馈信号（FG)，实现了对电机工况的实时监控，更便于自动控制。凭借技术实力和价格、服务优势，我国先进的可调速微型隔膜泵越来越受到市场欢迎。