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1、GEHO TZPM型号高压煤浆泵的操作和维护摘要：简述GEHO TZPM500 与GEHO TZPM250型号高压煤浆泵的共同点和不同点，从操作和维护层面对高压煤浆泵进行着重介绍，典型问题的分析和判断。关键词： 活塞隔膜泵 操作维护 典型问题 高压煤浆泵是水煤浆气化装置的关键设备，用来给气化炉提供一定压力和稳定流量的高浓度水煤浆。国内应用较多的是荷兰的GEHO 隔膜活塞泵和德国的FELUWA 软管隔膜活塞泵。在气化装置中（包括已建成投产的二期装置），共使用了四台GEHO隔膜活塞泵，其中TZPM250 型号三台， TZPM500 型号一台。1 GEHO TZPM型号活塞隔膜泵简介GEHO活塞隔膜
2、泵其TZPM型号是往复式定容排液泵,是为处理含有固体物质流体而设计的,特别适用于含有磨蚀性介质的场合,如煤浆、泥浆和矿泥。泵送介质流量的改变通过变频电机的转速调节而实现。泵送含固介质与处于推进液中的运动部件如活塞、缸套相隔离。橡胶隔膜是隔离部件，中心嵌入有一个扁锥形钢板并在其推进液侧联结有一个带有磁铁的监测杆，正常操作时隔膜中心锥形板区域不与隔膜室前盖和后壁接触,通过位置开关来限制隔膜在正确的区间往复运动。隔膜室介质侧底部联结吸入阀室和管道，顶部联结排出阀室和管道。部件如活塞密封环、缸套、活塞杆可被视作无磨损部件。唯一磨损的部件是吸入和排出阀阀盘，泵隔膜是可更换部件。2 GEHO TZPM50
3、0 与GEHO TZPM250型号高压煤浆泵的比较一期气化装置（2.8m/2.8m,投煤浆量34.6 m3/h）选用了三台GEHO TZPM250型号高压水煤浆泵，二期气化装置（2.8m /3.2m,投煤浆量56m3/h）考虑选型的一致性和性能需求选用了一台GEHO TZPM500型号泵。其性能参数比较如表一。表一性能参数Q(m3/h)p(Mpa)n(s/min)P(kw)TZPM50017-759.5111-4849-212TZPM25017.3-40.29.5225.7-59.849.1-114.4GEHO TZPM500与TZPM250泵均为三缸单作用，变频电机通过减速机驱动120分布的
4、曲轴带动活塞，改变旋转运动为往复运动，推动隔膜，通过隔膜室容积和压力的变化实现对介质的输送和增压。动力端包含一个强制润滑系统，液力端包含了一个活塞润滑系统和一个推进液加注系统。入口和出口分别配置有脉动缓冲装置。在设备方面二期TZPM500较一期TZPM250有了许多改进。（1）减速机为两级减速，输出轴通过齿式联轴节直联曲轴,减速机配置了冷却水；TZPM250是一级减速，输出轴通过齿式联轴节联接一副齿轮驱动曲轴。（2）曲轴的材质变更为锻件,可在高负荷下有更好的稳定性；（3）曲轴输入端增设了接近开关,直接对曲轴转速进行检测和输出；（4）动力端强制润滑系统与TZPM250不同的是入口滤网由油箱内置改
5、为外置，出口由单滤网和旁路改进为可切换的双滤筒，油路增设了流量感应器和流量开关。动力端油流量低则报警，低低则联锁泵跳车。系统提供对泵十七个润滑点的润滑；（5）TZPM500最大的改进在推进液和活塞冲洗油系统；TZPM250是两个独立的系统，而TZPM500把两者并为一个系统，使用一个油泵来提供推进液和冲洗油，设备得到了简化而控制系统增加了复杂性。油路总管增设了流量感应器和流量开关。推进液和活塞冲洗油流量低则报警，低低则联锁泵跳车系统。泵出口压力有三个开关值：1000Kpa,500Kpa,400Kpa。正常压力在500-1000Kpa之间，低于500Kpa，程控阀门关闭切断去活塞杆润滑油路，专供
6、推进液蓄压器充压若压力高于1000Kpa，则程控阀门开启沟通去活塞杆润滑油路，若条件不具备程控阀门持续关闭超过1min, 程控阀门会开启5s以防止活塞失润滑情况发生。压力低于400Kpa会给出报警信号。TZPM500三个推进液腔安装有现场压力计，通过其运行压力，可以直观准确地判断三个隔膜室是否在正常工作。（6）TZPM250每个推进液腔各自设置两个安全阀，而TZPM500三个推进液腔通过管线联结起来，共用一个安全阀，在三个推进液腔至安全阀的管线上设置有止逆阀。设备得到了简化，但任一个止逆阀失效将引起推进液在腔体间互窜，导致泵打不上压。这将是我们在使用泵过程中应该注意的问题；（7）TZPM500
7、采用API-8型锥形阀门，直径110mm,隔膜直径520mm，TZPM250采用API-8型锥形阀门，直径90mm,隔膜直径440mm；入口脉动缓冲罐由50L扩大至75L，以更好地减少泵入口压力的波动；（8）更重要的改进在于TZPM500在现场配置了带有触摸屏的控制器。控制器除了可以对泵进行控制操作外，还提供了256条操作记录，256条警报记录，泵操作压力与时间的曲线，各缸推进液加注排出次数与时间的曲线，泵运行时间累计，还可浏览查阅参数设定数值，使得分析查询管理更加便捷。另外,需要对两个问题阐明。较TZPM250而言，TZPM500在动力端和推进液系统均增设了流量感应器（FLOW SENSOR
8、），且流量低低会直接影响到主机跳车。流量感应器是电感应方式，用来监测管道中是否有正常的介质流动。因此，它不同于通常意义上的流量计。油泵冷态启动后油路建立，即对流量传感器进行设置，储存该状态下流体通过感应器的电流，并以该流量作为最大流量。主机运转后油温略升油流量会高于该流量。该流量的80%是低值，20%是低低值。强调在冷启动状态下进行设定，是防止在热态下油流量较高，若设置该流量为最大流量，在泵冷启动或环境温度降低时，流量感应器会给出一个表示油量“不充足”的低低联锁信号，造成主机跳车虽然各润滑点的油量是充足的。水煤浆气化要在较稳定的煤浆压力下进行，设计要求为0.5%，入出口缓冲罐预充压力比较重要。
9、GEHO现场工程师指出泵运行过程中观察到压力表微微波动，表明缓冲罐隔膜工作正常。厂家对缓冲罐的预充压力是5.7Mpa，是按泵最高工作压力9.5Mpa进行设置的，而我们的气化炉正常运行泵工作压力在7.0Mpa左右。预充压力在工作压力的85%会提供最佳的缓冲效果，但会造成缓冲罐隔膜下部金属嵌入体对罐底部的持续锤击，以致损坏隔膜。厂家推荐预充压力在工作压力的60-65%，所以压力应该调整到4.0-4.5Mpa较为合适。3 高压煤浆泵的操作及典型问题的分析判断3.1高压煤浆泵的操作高压煤浆泵的操作依次分为介质侧排气、推进液侧排气、启动和转速调节三部分。3.1.1 介质侧排气即通入原水使其在隔膜室介质侧
10、和管道中充满并连续流动。3.1.2 泵短期停车再启动无需对推进液进行排气操作，只需进行盘车检查，而长期停车和推进液部件检修后一定要进行排气操作。其步骤：（1）保持隔膜介质侧原水压力0.3-0.4Mpa；（2） 依次打开隔膜推进液侧排气阀，目视推进液由排气管中连续流出后，关闭阀门；（3）手盘高速端联轴节加注排出阀指示灯亮则停止，灭则继续盘动直至加注排出阀不再打开，这时表明隔膜已经在隔膜室中一个正确的区间位置作往复运动了。3.1.3点动按纽启动泵，缓慢地根据流量调节泵的转速。3.2典型问题的分析判断3.2.1推进液侧排气出现的问题（1）排气过程中排出阀频繁打开甚至出现排出报警；原因:介质侧压力过低
11、。这也是我们不主张用煤浆排气的原因，因为原水压力高于煤浆的静压。这一点在TZPM500上体现尤为突出。虽然TZPM500采用的API-8型锥形阀门，较 TZPM250采用API-8型锥形阀门直径较大，但自重要大得多。煤浆给隔膜推力太小，无法将推进液中的气排尽。（2）排气进入第三步，盘车持续较重，无法完成第三步操作；原因:介质侧压力过高。打开出口导淋并调小原水量。（3）排气进入第三步，在曲轴旋转一周内盘车由轻至重至无法盘动,手松开后甚至出现倒转;原因:泵进出口锥形阀卡或堵塞,拆检进出口阀消除卡涩原因,清理疏通.若这种情况同时伴随加注排出报警,则是推进液不足或过多,检查推进液加注和排除系统。严禁在
12、未查明原因的情况下强行启动，否则会造成变频电机故障或隔膜损坏。 3.2.2 泵运行过程中的手动排气理论上是可以进行的。GEHO 现场工程师讲，由于泵活塞推进过程中压力非常高，排气应谨慎进行，开关阀门要迅速。我们不主张在高压煤浆泵运行过程中对隔膜推进液腔进行排气；3.2.3 泵运行过程中的流量减少问题若流量减少的量较少，排除隔膜推进过程中推进液的泄漏，一般认为是推进液中气未排尽。2007年4月我们的3#泵出现了流量减少了2-3m3同时一个缸加注报警的情况，经过检查发现该缸加注阀膜盒无法泄压造成阀不打开，经过处理，能正常加注后，泵流量恢复正常。这是一个特例。表面上是推进液少引起的，个人认为推进液少
13、只是间接原因。由于推进液少，隔膜在抽吸过程中贴到后壁，活塞继续向后运动，推进液腔造成真空，从而使空气漏入才是直接原因。推进液少只会影响到隔膜运行的区间位置，而不会直接影响到泵的打量。若流量减少1/3同时推进液报警，则是一个锥形阀卡（加注报警为出口阀，排出报警为入口阀），这时伴随有动力端振动，短时间如无法恢复，要果断进行停车处理。若流量减少2/3，则是两个锥形阀卡，气化炉为防止过氧会安全联锁停车。造成阀门卡涩的原因通常来自煤浆，一般是超尺寸煤粒、煤浆中的铁片和管道施工的焊渣，作为运行方面，我们应该对这方面加强管理。为保证投料一次成功，在气化炉投料和高压煤浆泵运行前，要通过试压管线对高压煤浆泵进行
14、运行压力实验。在这项工作中，我们出现过两次泵不打压的情况，经过分析判断三个入口阀不动作。对泵入口阀进行拆检发现阀盘被焊渣和铁片垫起，与阀座有3-4mm间隙。焊渣来自于入口原水增设盲板法兰时的管道施工。铁片则是来自大检修清理大煤浆槽时进入管道的底部沉淀物。经过对入口管道和阀室的彻底清理，泵实验正常。3.2.4 泵隔膜破裂问题由于隔膜破裂的突发性，使我们往往不能掌握泵在隔膜破裂前的运行状况，分析原因较为困难。但理论上可归结为以下几点：（1）隔膜疲劳表面出现皴裂同时加上介质的侵蚀冲刷造成隔膜强度降低；在煤浆泵的运行管理上，我们定期对隔膜进行检查和更换，这种原因在现实当中并不存在可能性。（2）隔膜推进
15、液侧与介质侧之间过高的压差； 正常运行工况下，隔膜推进液侧与介质侧压力是等同的。由于推进液腔设置有安全阀和隔膜行程开关，压差形成的可能性也很小。（3）推进液侧汽蚀现象造成的液压冲击；液压油的饱和蒸汽压是很低的，油液蒸发产生很多气泡的可能性不大。但文献记载，溶解于液体中的空气量，在常温和大气压下，水中约含2%，而矿物油中约含6-12%，比水中的含量多得多。对于一般矿物油，当含气量为10%，油温为50时的空气分离压力约为0.4kgf/cm3 。在正常运行工况吸入冲程，推进液腔压力约为2.5 kgf/cm3，但当推进液不足，隔膜贴至后璧，隔膜腔压力轻易就可以达到液压油空气分离压力，油中出现大量气泡。
16、这些气泡在排出冲程气泡破裂，重新凝聚成液体使局部形成真空，周围液体质点以高速来填补这一空间，质点互相碰撞而产生局部高压，形成液压冲击。局部压力升高可达数百甚至上千大气压力，气蚀现象发生。在对几年来煤浆泵（包括小煤浆泵）隔膜破裂现象的分析上支持了上述观点。（1）隔膜破裂位置处于上侧，气泡形成后自然会移动和汇集到整个推进液腔的高点；（2）隔膜破裂多呈爆裂状，是由瞬间极高的冲击力所致；（3）在出现隔膜破裂的同时，我们常常会检查到隔膜位置探头和加注阀的故障以及煤浆入口管道的部分堵塞。在消除这些现象后泵工作正常。4 高压煤浆泵的维护GEHO 活塞隔膜泵有着优良的设计和全面的安全运行保护，同时也需要我们进
17、行仔细认真的维护。经过多年的运行操作和维护维修，我们总结了以下经验： （1）定期对润滑油进行分析，监测是否有机械杂质的存在。有条件最好对油品进行光谱分析来检测部件的磨损状况。金属成分如铬的存在表明汽缸磨损，磷青铜可能来自主要的轴承，不锈钢来自推杆等；（2）正常运行8000h对油品和油路的所有滤芯进行更换；（3）定期检查推杆的油封和擦油环是否泄漏，防止动力端油漏入推进液油箱造成污染；（4）定期检查曲轴大头轴承锥形套锁母位置，并测量轴承游隙；（5）每个运行周期对齿式联轴节润滑情况进行检查；（6）每个运行周期拆检进出口阀，检查或更换磨损件，清理阀盘夹持的粗粒子；由于正常运行中TZPM500冲程数较少
18、，磨损相应较小，随着经验的积累，我们可以适当延长检查周期，从而减少工作强度。（7）定期检查推进液隔膜，观察隔膜硫化锥形板区域和隔膜夹持区域是否有因疲劳而产生的皴裂现象，介质侧流动方向是否有摩擦磨损痕迹。正常情况下运行8000h对隔膜进行更换；（8）每个运行周期检查入出口缓冲罐，推进液蓄压器的预充压力，观察运行过程中缓冲罐的工作状况；（9）定期对推进液加注和排出两位两通阀进行检查，更换磨损的膜盒和阀杆填料。 总之，通过对GEHO TZPM500 与GEHO TZPM250型号高压煤浆泵的共同点和不同点的学习比对，深入了我们的认识。只有遵循正确的方法去使用和维护泵，才能节约运行成本，使我们的关键设备处于最优的状态。由于作者水平有限，文中有些地方难免失之偏颇，有些地方仅限于经验之谈，请大家给予指正。参考文献1 宋国庆,梁绪囤 . 高压煤浆泵典型问题的分析和判断 . 西部煤化工,2004,22 吉林工业大学等校. 工程机械液压与液力传动. 北京:机械工业出版社