1 概述
宁波中金石化有限公司焦气化装置设计单炉投煤为850t／d， 其中煤浆泵采用双缸双作用煤浆泵，自开工以来多次发生隔膜破裂的现象，其破裂的形状为“一”字型裂纹，无明显疲劳损坏痕迹，多发生在9点钟和3点钟方向。隔膜运行周期基本在1~2个月， 对装置的安全长周期运行造成了极为严重的影响。煤浆泵隔膜为平板双层隔膜，煤浆泵型号为ZDKM500R，工作流量为10~30 m3／h，最大允许工作压力为4.0MPa，最大允许进液压力为0.5MPa，最高允许工作温度为90℃。
2 平板隔膜
2.1 平板隔膜结构
高压煤浆泵的隔膜形式一般为单层锥形隔膜、平板隔膜+软管隔膜、双软管隔膜三种主流模式。锥形隔膜作为一种主流隔膜，结构紧凑，无拉伸变形， 隔膜边缘弯曲变形相对较低， 运行周期长，但几何尺寸确定困难。软管隔膜作为ULUWA煤浆泵独有的隔膜，其制造简单，为空心圆柱状结构，隔膜受力较小，但是软管隔膜排气不正确也容易导致隔膜损坏，使其运行周期较锥形隔膜短；由于采用了双层软管隔膜的结构， 其运行周期略有改观。本装置采用的双层平板隔膜其结构形式较简单， 为双层的圆形橡胶半片拼接在一起， 在隔膜前、后侧都装有隔膜限制板，保证隔膜在设计的行程范围内工作， 但是在隔膜的工作中都会不可避免的产生拉伸变形，从而影响隔膜的使用寿命。且本装置的平板隔膜边缘为平面， 而一般使用的锥形隔膜边缘都是过渡圆角。
2.2 工艺参数
对隔膜寿命影响最大的主要是活塞的冲程以及隔膜的厚度。两种参数的选取不合适将对煤浆泵的运行产生较大影响。但当冲程超过50r／min时，应力值大幅增加，因此,在选取活塞冲程时应尽量使冲程低于50r／min，甚至低于45r／min，这样更有利于避免隔膜在运动过程中应力值过大。设计隔膜时， 应尽量使泵排量占隔膜吞吐能力体积分数85%以下，甚至是80%以下，这更有利于减小隔膜平均应力，提高隔膜疲劳寿命。
3 隔膜损坏分析
3.1 机械补排油装置发生轻微堵塞
装置运行期间发生过数次高压煤浆泵驱动液箱窜油的现象， 即同一个缸的驱动液箱油位存在差异，驱动液的颜色由明亮色转变成黑色。对煤浆泵的活塞杆拆除后发现缸套有明显的刮痕且两缸之间的橡胶密封圈也已经损坏。进而导致高压煤浆泵驱动液中有大量的颗粒存在， 颗粒在阀球处累积， 导致阀球在排油期间不能将多余的驱动液排出。驱动液端压力上涨，多余的驱动液导致隔膜的变形量加剧，输出煤浆量增多，隔膜与驱动液间压差增大，导致隔膜的损坏。正常运行期间煤浆泵一定转速对应一定的煤浆流量， 但是当驱动液端的驱动液较多时会导致驱动液端和煤浆端的不匹配， 导致隔膜损坏。通过对运行期间数据分析发现， 数次隔膜破裂均是煤浆流量略高的那个缸隔膜最先破裂。
4 结束语
(1） 煤浆泵的隔膜形式尽可能不选用平板隔膜，避免隔膜的应力过大造成隔膜损坏。平板隔膜的厚度大于6mm时，隔膜在安装过程中与压板之间的应力增大，其容易产生疲劳损坏。因此在选用平板隔膜时其厚度尽可能控制在6mm左右。在设计隔膜时应避免隔膜厚度过小， 隔膜设计应遵循宜厚不宜薄的原则。综上所述， 隔膜厚度以6mm左右为宜。
(2） 在选取活塞冲程时应尽量使冲程低于50r／min 或者45r／min， 选取泵的排量时尽量使最大工作流量占隔膜吞吐能力体积分数低于85%，甚至低于80%。这更有利于减小隔膜平均应力，提高隔膜疲劳寿命。
(3） 加强设备的管理， 通过每个缸的流量变换趋势观察泵的运行是否稳定， 当单缸出现煤浆流量下降以及电流出现大幅波动时应及时查找原因，避免隔膜两端压差过大导致隔膜损坏。同时还应加强对驱动液质量的管理， 避免发生因驱动液质量使驱动液补排异常，导致隔膜损坏。
