两种高压煤浆泵的比较

1、两种高压煤浆泵的比较我公司生产装置的气化车间采用对置式四喷嘴气化炉水煤浆加压气化工艺。该气化炉工作压力为 4.0MPa。气化炉的高压煤浆是由高压 煤浆泵提供的。高压煤浆泵在工艺流程中的作用是抽取煤浆槽 V1201 内的水煤浆，加压至 6.0MPa 经新型预膜外混式烧嘴（X1301）雾化后进 入气化炉燃烧生成合成气。 高压煤浆泵对水煤浆加压气化是非常重要 的设备，公司采用 2 种类型的高压煤浆泵， 其中一种为 FELUWAPumpen 有限公司制造的、型号为 GL2O0/ 200 2K160-4SM460HI 的双作用软 管隔膜往复式泵；另一种为 Weir Netherlandsb.v，公司制造

2、的、GEHO PUM 型号为ZPM700 勺活塞式隔膜泵。 通过实际使用说明， FELUWA Pumpen 产品优于GEHO PUMS1工作原理 .2 种类型的高压泵的工作原理基本相似，都是使输送介质与活 塞不直接接触， 而是由一个橡胶隔膜将其隔开， 这样设计将泵的易损 件数量降到最少。GEHO PUM 电机带动减速机，减速机通过齿式联轴器推进齿轮 副转动，齿轮副的大齿轮与曲轴连为一体， 曲轴上的连杆与同活塞杆 相连的十字头相连，这样曲轴的旋转运动就可转化为活塞的往复运 动，从而完成液力端的抽吸及排出煤浆过程。 推进液系统通过监测杆对隔膜行程的监测，然后把信号送给 PLC 由 PLC 控制补排

3、油。保证 泵常运行。FELUWA Pumpe 由 V 形皮带推进器和减速箱的减速作用，使得 电机转速降低到冲程齿轮箱的传动速度。 冲程和减速组合箱将旋转运 动转换为往复运动， 然后将速度降低到活塞所需的冲程次数。 活塞在 气缸内作往复运动，排出大量的液压油，从而带动隔膜移动。随后通 过活动的液体激活泵软管变形。活塞向前运动时，挤压泵的软管，通 过软管收缩排出其中的煤浆， 且不断用泵膜片将隔膜和泵软管之间的 传动液体与活塞和隔膜之间的液压油分离； 活塞向后运动时， 前泵压 头隔膜向内抽吸，而泵软管则恢复其原形，即圆柱形，这样该泵头就 会产生真空， 从而使煤浆从阀门底部 （ 吸入口 ）流入泵软管。

4、 在活塞前 向冲程期间， 液压油将隔膜向前推动， 传动液体以活塞排出的液体量 挤压泵软管， 从而迫使煤浆通过压力阀流入垂直总管。 活塞每个冲程 液压油都通过机械控制补排 1 次。2 开停车操作比较FELUWA Pumpe 操作简单方便， 但开车前应检查曲轴箱、 减速 机箱、推进液贮油箱内液位； 泵出口软管隔膜缓冲器蓄能器内氮气压 力是否在5.6MPa 入口软管隔膜缓冲器蓄能器内氮气压力是否在 0.1 MPa 检查各压力表指示是否正常；检查润滑油滤网前后阀门是否打 开，旁路阀是否关闭。然后再确认管线是否畅通，打开煤浆槽底部的 放料阀和煤浆给料泵入口管排放阀，有煤浆排出，则管线畅通，然后关闭两阀；

5、如果不通，要进行冲洗。一切正常后就可以启动泵。启动 泵前应先等变频器运行后启动润滑油系统、 主电机打清水循环， 然后 等切换煤浆后打远控，由控制式控制，这样 FELUWPumpen 便开车成 功。而 GEHCPUM 开车操作比较复杂，开车前的检查与 FELUWPumpen 基 本相同。启动前先送上电，然后启动润滑油系统、推进液系统。再进 行工艺处理： 开泵吸入管线上冲洗水阀向泵内注入新鲜水； 当隔膜室 内充满水后， 关闭泵出口导淋阀； 打开隔膜室推进液端排气阀对推进 液端进行排气；将推进液泵投自动状态，给、排油投自动状态，观察 推进液压力在 0.5I.OMPa 范围内且稳定时，手动按下 PLC

6、 控制箱上 “推进液供给”按钮，向隔膜室内补入推进液， 同时还要注意油箱油 位，油位下降要及时补油。当 4 个隔膜室推进液排气管排出的推进液 内无气泡且 PLC 控制箱上 4 个补油指示灯全部熄灭时，关闭推进液排 气阀，稍开泵出口导淋阀； 对泵进行手动盘车；盘车过程中当发现有 补油指示灯亮时，暂停盘车，等该补油灯熄灭时继续盘车；继续盘车 当确认控制箱上再无补油灯亮时，停止盘车，关闭泵出口导淋阀，工 艺处理结束。然后再启动主电机打清水循环， 等待切换煤浆后打远控， 由控制式控制。相比较，FELUWA Pump 没有烦琐的工艺处理操作简单，员工劳动强 度轻。停车时 2 种泵没有什么区别。3泵的结构

7、比较3.1隔膜缓冲器的不同由于往复式泵随着活塞的周期移动，泵的输送压力和流量呈周期波 动，为了补偿脉动输出和平稳压力峰值，两类泵都设置隔膜缓冲器。 设置隔膜缓冲器同时还可以防止泵内及周围产生振动和噪音， 最大限 度降低泵及齿轮箱的磨损， 保护测量仪表， 防止阀法兰螺纹连接处的 泄漏，避免 NPSH氐时产生气蚀。GEHOPUMS勺隔膜缓冲器是由隔膜缓冲罐、 GEHO隔膜脉动挡板 及相应的附属部件组成。GEHO PUM 是隔膜缓冲器通过 GEH（隔膜脉 动挡板把输送的煤浆和氮气隔开， 当输送压力达到峰值或有过多的煤 浆流量出现时， GEHOI 膜脉动挡板在煤浆上面被压缩而在泵的吸入 冲程被释放出来

8、，然后煤浆又回到排出管， 因而相应地使脉冲降氐到 了最小程度。FELUWA Pumpe 是 FELUW 软管隔膜脉冲缓冲器，它是由软管 隔膜脉冲缓冲器、 气囊式储能器及储能器自动充气装置。 脉冲器的连 续充气通过泵头上的内置活塞压缩机来实现。 这样就可保证吸入口和 排出口压力流量更稳定，更好地起到对泵的保护作用。3.2进出口的单向阀GEHO PUM 只有 1 只锥形带弹簧的单向阀，由弹簧的变形决定 阀门的行程。这种阀门行程相对 FELUWAumpen 的单向阀行程大，容 易在阀门处沉积煤浆， 在阀门处卡的可能性比较大。 而 FELUWAPumpen 采用盒式设计， 进出口单向阀是带球面阀阀球挡

9、杆， 而且是采用双阀 门带软密封的球阀， 确保了几乎气密的密封， 软密封的挤压提供了金 属座外的辅助密封。 不但密封效果好， 同时还更有效地防止大颗粒沉 淀在阀门处而卡住单向阀。FELUWA Pump 即使煤浆大颗粒卡在一个 单向阀处，但另一单向阀还可以工作， 不至于停车检修。 在公司试车 阶段， 2 台 GEHO PUMS出现煤浆大颗粒卡住单向阀的情况， 只得拆 开单向阀对进出口进行冲洗。另外，在系统运行期间由于细铁丝进入 GEHOPUM，S 在泵的入口单向阀处卡住，使泵不打量而引起系统跳车。 FELUWA Pump 单向阀盒式设计可借助顶丝很容易把阀门拆除，公司 在安装 FELUWA Pu

10、mpe 的阀门声学监测器拆除单向阀时比拆开 GEHO PUMS 勺单向阀劳动强度小，且用时间少。这些表明 FELUWA Pumpen 进出口单向阀出故障率小，还有利于检修。同时 FELUWAumpen 进出 口流线是直线流动通道设计， 使煤浆流动无流向变化， 同时没有死角 使煤浆沉积。3.3隔膜的区别GEHO PUM 高压煤浆泵只有平隔膜，而 FELUWA Pump 泵是软 管和隔膜。GEHO PUMHS 过活塞移动推动推进液，再通过推进液传递 压力使平隔膜发生变形，从而使隔膜室压力变化来使煤浆吸入排出。 当平隔膜破损就需要马上停车检修， 否则导致推进液端和安全阀的损 坏，且平隔膜直接与煤浆接

11、触，容易损坏。而 FELUWAumper 软管隔 膜活塞泵，采用平隔膜的原理再借助于额外增加的柔性软管（ 软管隔膜） 得以改进。被输送的煤浆仅直接与内侧和输送的阀门相接触，煤 浆和推进液被平隔膜和软管隔膜隔离开， 不但保护了隔膜， 同时平隔 膜和软管隔膜间充的二次推进液起着液力耦合作用并使泄漏监测的 安全系统构想得以实现。 软管隔膜给其内流动的煤浆提供了最佳的性 能状态，这种设计可能参考了仿生学的原理。软管隔膜的运动强度与 人体的动脉运动很相仿，使软管隔膜的运动 （收缩运动）被限制在最小 程度，确保软管有较长的使用寿命， 有了软管隔膜又延长了平隔膜的 使用寿命。FELUWA Pumper 软管

12、隔膜解决了 GEHO PUM 由于采用平 隔膜使煤浆有不良运动方向的缺点，同时煤浆在隔膜室有沉降的倾 向，隔膜易磨损， 而软管隔膜内煤浆的流动模式给泵创造了最佳的条 件。对于输送有悬浮性、黏度大、有磨损性、含固量大 （ 浓度为 65 左右）、剪切力大等特性的煤浆更能体现 FELUWAPumper 管隔膜的 优点。当软管隔膜破裂 （可能性比较小 ）的情况下，该泵仍能以 GEHO PUMS 勺模式可靠地运行，不需要马上停车，等系统停车时再换软管 隔膜，不会因为高压煤浆泵的隔膜破裂而使系统停车。4FELUWA Pumpe 内置活塞的介绍FELUWA Pumped管隔膜缓冲器进行脉动缓冲时，最大剩余脉

13、 冲取决于空气压力槽中液柱上方的压缩空气的体积， 然而气体在被煤 浆接触的表面有一定的损失， 这样相应地减少缓冲体积， 空气缓冲槽 的这一损失就需要定期进行补偿。 PELUWA Pump 设计了“内置式活 塞式压缩机”，伴随着活塞的每个冲程， 其向空气槽送入小量的压缩 气体。泵内置活塞压缩机可达到的压力总是比泵的最大压力高出许 多，这样保证了正常操作条件下， 煤浆不可能倒流回泵的内置式压缩 机中。内置式活塞式压缩机补充气体原理是随着每个活塞杆的返回冲 程，小量过滤空气通过单向过滤阀被送进压缩机腔内， 随着每个活塞 杆向前的冲程， 压缩空气通过单向阀被送进压力空气槽。 此过程随泵 的每个冲程周而

14、复始的进行， 这样就使空气缓冲槽中的有效气体总保 持在一个最佳的水平。5控制系统简单地比较：GEHO PUM 是靠 PLC 电气逻辑控制，FELUWA Pump 是 靠机械控制。5.1GEHO PUM 的控制系统5.1.1GEHO PUM 通过隔膜的行程监控来控制补排油由 GEHCPUM 推进活塞的原理决定活塞和隔膜之间的推进液量需要在一定范围内。推进液体的减少将导致隔膜撞击隔膜箱的后板而使隔膜 损坏，这样还会造成泵内出现敲击噪声； 相反过量推进液体量将给隔 膜造成过压或损坏。 为了保护隔膜不发生上面描述的危险状况， 推进 液控制系统在必要时控制减少或增加推进液体量。 其工作原理为： 在 泵隔

15、膜后的锥形板连接到监视杆上， 当推进液过量或不足会造成隔膜 超出正常隔膜行程位置， 监视器杆通过磁探头检测到这个信号， 送给PLC PLC 推进电/气三口两位置阀门，通过电/气三口两位置阀门 操作填充或排出两口两位置阀门来使推进液补充或排出。 这样不但满 足推动液的填充和排放， 同时可达到一个可控的隔膜行程位置以保护 隔膜不被拉伸。这种 PLC 信号易受外界信号干扰，使补排油系统出现 故障。5.1.2推进液系统的压力检测在主供应管线中安装了一个压力变送器。 如果系统压力达到一定的预 先设置值， 则推进液体泵将被关闭。 如果系统压力低于一定的预先设 置值，则推进液体泵将被打开。通过推进液压力的检

16、测、启动推进液 泵。推进液压力随着推进液的补排会有波动， 为了避免推进液泵的频 繁启动。推进液系统装配了 1 以长时间保持系统压力正常。因此，使 用该系统可以在关闭泵后依然保持正常压力。5.1.3过压报警和过压安全阀 在脉动挡板的顶部安装有压力变送器， 这个变送器与出口脉动挡板的 气体侧相连接。 当系统压力过高时会发出信号， 这个信号使压力变送 器发出信号把泵关闭从而保护泵。但由于某些原因会造成监视过压的压力变送器不工作或泵不能立即 停止，其原因主要是惯性力太大而使排出口压力持续超过设定点。 为 了解决这个问题，装有 1 个常用泄压阀并通过高压歧管连接到所有 4 个隔膜箱上。 该歧管通过 1

17、个检查阀连接到每个隔膜箱上， 以防止隔 膜箱之间的油出现流动，保持泄压阀底侧的管线压力恒定。5.2FELUWA Pumpen 控制系统5.2.1持续空气排放为了保证推进液端持续空气排放和无论是平隔膜还是软管隔膜不被过分拉伸，每一个冲程均有一定量推进液由推进液端被导入高位油 槽。推进液又从高位油槽通过泄漏补偿阀自动返回推进液端， 推进液 经控制的通道由排出腔流入油槽。 这样设计使得在任何吸入冲程从推 进液中释放出来的气泡都被排放到油槽中。5.2.2泄漏控制推进液的损失量可由泵自动补偿，因为 FELUWAumpen 设计自动补偿 泄漏控制装置。当泵在吸入冲程中，平隔膜被拉向活塞的推进液端， 如果由

18、于泄漏推进液体积减少， 平隔膜将推动控制盘， 它依次通个蓄 能器，它预先填充了氮气， 可过杠杆再打开补偿阀门。活塞进一步往 后运动会在推进腔造成真空， 因为平隔膜不能再有任何移动。 一旦真 空超出补偿阀门的设定范围， 阀门就被打开， 在排出冲程中排入油槽 的推进液就会在活塞的吸入冲程中补充回来， 推进液的损失量又回到 推进液端。通过杠杆受平隔膜的机械作用，补偿阀门是打不开的，保 证平隔膜和软管隔膜不会被过分的拉伸， 起到保护平隔膜和软管隔膜 的作用。5.2.3旁路流量调节装置*对于短时间的间歇流量变化，FELUWA Pump 系统通过节流装置自动 调节。该节流装置的工作原理类似超压安全阀。 基

19、本上在泵的每个排 出冲程中，可以使由活塞的位移产生的推进液量的变化那部分导入油 槽，这部分推进液量是无级可调的。 因为活塞的位移作用到平隔膜并 依次作用到软管隔膜上的推进液的体积减少了导入油槽的那部分量，所以泵的输出量相应地减少。用旁通流量调节装置以至少0.3MPa 的压力临时性地和线性地调节流量。5.2.4过压的保护系统过压阀当输送的煤浆压力提高， 隔膜室压力也很高， 同时推进液压力也会同 样超压，此时装在泵头的过压阀就会自动打开， 从而将推进液释放到 油箱，再通过泄漏补偿阀门又自动地从油箱返回到液压室。 通过盘形 弹簧加载的过压安全阀对泵以及冲程齿轮箱起保护作用， 使其避免由 于出口阀的误

20、动关闭和管道堵塞而引起的超载。5.2.5软管检漏器用探针不断地检测泵软管和隔膜的完整性， 如果软管发生泄漏， 该探 针便会在控制器上发出警报信号。*5.2.6隔膜检漏器电容探测器不断地检测活塞和隔膜之间的液压油，如果隔膜 （ 水油 乳液 ）发生泄漏，电容探测器便会指向控制器。5.2.7阀门工况的监测系统FELUWA Pumpe 的单向阀还配有利用声学原理的阀门工况监测 系统。该系统可以尽早地发现阀门的损坏。 使用诊断系统可以优化维 护。在线工况监测方法允许针对损坏情况的维修，延长运行时间，减 少停车和相应的维修成本损失。 该系统是利用了泄漏通常发生在湍流 区域，尤其在高压条件下出现气蚀时，这时会产生声波或超声波，可 以在阀门外安装传感器进行探测的原理。声级与泄漏量有线性关系。 该诊断系统的优势为：能观察泵的所有排出阀； 能尽早发现阀的泄漏； 而且该系统不受泵正常操作时噪声的干扰；