作者简介：徐明章（1968-），男，四川省遂宁人，电气工程师，质量工程师，现就职于希望森兰科技股份有限公司，主要从事变频调速系统设计和现场应用工程方面的工作。

    摘  要：隔膜泵是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种泵类。森兰SB70G850kW（690V）矢量控制变频器在隔模泵上替代国外变频器投运以来，其性能和可靠性完全满足氧化铝生产工艺的要求，国产化是必由之路。
 
     关键词：隔膜泵；变频调速；国产化
 
     Abstract：Diaphragm pump is the newest type of pump in China.SenLan SB70G850kW（690V）vector control inverter has been used on the diaphragm pump for producing aluminium xoide，and its performance and reliability fully meet the production process requirement.It is expected that more and more domestic inverter brands will replace foreign brands in this area.
     Key words：Diaphragm pump；Variable；frequency speed control；Localization
 

    1  概述

    隔膜泵也叫气动双隔膜泵或气动泵，是一种新型输送机械，采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。隔膜泵是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种泵类，采用压缩空气为动力源。隔膜泵其有四种材质：塑料、铝合金、铸铁、不锈钢。隔膜泵根据不同液体介质分别采用丁晴橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚四六乙烯，以满足不同生产工艺的需要。隔膜泵既能抽送流动的液体，又能输送一些不易流动的介质，具有自吸泵、潜水泵、屏蔽泵、泥浆泵和杂质泵等输送机械的许多优点。

    隔膜泵已经在石油、化工、食品、电子、陶瓷、纺织等行业应用，安装在各种特殊场合，用来抽取各种常规泵不能抽吸的介质。当前，隔膜泵在其它行业的应用也在不断扩大。如油漆、涂料等精细化工行业和陶瓷业中隔膜泵已占有绝对的主导地位，而在像环保、废水处理、建筑、排污等行业中正在扩大它的市场份额，并具有其他泵不可替代的地位。
 
    2  隔膜泵的工作原理

    隔膜泵靠压缩空气驱动。定向空气分配阀和导向阀，称为“气室”，都设置在泵的中心部位。介质流动通过两个汇流管和外隔膜室，称为“介质室”。通常止回阀（球型或片型）都设置在每个外隔膜室的顶部或底部或共用一汇流管。这两个外隔膜室靠吸口和出口接头连接起来，泵是自吸的。
 
    在操作中，空气分配阀交替控制隔膜的增压。在每次冲程后，阀将自动变换位置，使空气得以切换至另一隔膜室，使两边隔膜室形成交替的吸液和压送冲程，隔膜在平行路径里移动，空气阀无润滑油需求，这就是首选的运行方式，洁净、干燥的空气更能提高泵的性能。

    介质通过隔膜泵时，止回阀一开一关这使得每个外隔膜室交替地填充和排出，止回阀对压力差做出反应。球阀止回阀可处理含小颗粒的介质，而片阀止回阀可以处理含接近管径尺寸大小软颗粒的介质。

    当空气分配阀让压缩空气进入左隔膜室，隔膜受压往外推出，而形成压送冲程，在压送部内的介质即受力离开左面外隔膜室、止回阀、汇流管，而后由泵的出口流出，排出口位置可以是顶部、底部、或侧面。当左隔膜室受压推出时，隔膜连接杆在内部拖动右隔膜向内缩回止回阀充满流体，在这一循环动作完成后，空气分配阀将自动地变换位置，使空气切换至另一隔膜室，反向重复上述循环动作，即两边隔膜室将因此呈现交替性的压送及吸收液动作。
 

    生产氧化铝的前端工序是先将铝矾土粉碎制成原矿浆，将合格的原矿浆通过隔膜泵（喂料泵）送至高压溶出器，在高压溶出器中，在一定的外部条件作用下，溶出铝土矿中的氧化铝得到铝酸钠。当溶出时间一定时，溶出速度越快，氧化铝的溶出率就越高，产能越大。但溶出反应需在一定条件下进行，要保证氧化铝的高溶出率，就要保证各种物料的相对平衡，在其他条件相对变化的情况下，要求料浆泵的喂料量也发生相应的调整，这样才能优化生产工艺指标，进而优化氧化铝生产的技术经济指标。为实现生产工艺过程的优化进行，高压泥浆隔膜泵是采用拜尔法生产氧化铝，尤其是采用管道化溶出工艺的氧化铝厂的重要设备。被誉为拜尔法氧化铝厂的心脏部位。其运转率直接代表着氧化铝厂的投矿运转率。对电气传动系统提出以下要求：

    （1）电动机和泵组等机械设备在使用原设备的基础上，通过改变电气控制系统的控制方法，使电动机转速在10～583rpm之间连续可调，且能够带载起动隔膜泵；
 
    （2）设备起动平缓，运行稳定可靠。电气设备可运行率达95%以上；设置完善的保护装置，包括管道超压自动保护和常规电气故障保护；
 

    （3）对泵采用三地操作，分别设置在机旁、变频器控制室、仪表室。泵组的开、停在机旁和变频器控制室进行，仪表室只有在管道超压或其他紧急情况下进行设备紧急停车；当进料量给定值确定后，系统能够自动跟踪给定值。

喂料量的改变是通过隔膜泵（喂料泵）变频调速来实现的。因为对变频器的可靠性要求极高，因此一般都采用国外著名变频器。

    近几年，国产变频技术有了极大的进展，国内厂家也能生产高性能的矢量控制变频器，起动力矩可达2倍额定力矩，平均无故障时间2万小时以上，像氧化铝这样连续性生产工艺，也完全能够满足。森兰在380V矢量控制变频器的基础上，开发出了SB70G850kW（690V）矢量控制变频器，与国外变频器相比，其性能上并无多大差别。
 
    隔膜泵使用的是690V780kW鼠笼异步电动机，电源频率为50Hz时转速为583rpm，转速为10rpm时变频器输出频率不到1Hz，调速比接近60，且能够1Hz频率下带额定负载运行。
 
    矢量控制变频器的调速比可达1:100，调速精度可精确到0.1%，且是无级调速，选用森兰SB70G850kW（690V）矢量控制变频器能满足调速性能要求。当进料量给定值确定后，系统能够自动跟踪给定值的自动控制方案，只需将矿浆电磁流量计输出的4～20mA反馈信号送到变频器的PI调节器的反馈端口上实现闭环控制，使矿浆的流量在给定范围内变化，保证氧化铝的溶出率为最高。
 

    森兰SB70G850kW（690V）矢量控制变频器在隔膜泵上已经连续无故障运行了半年有余，实践证明，国产变频器无论是质量，还是性能表现极佳，并且在调速过程中有节能效果，给用户带来了实实在在的效益，在用户中树立了很好的口碑。

    5  结语

    SB70G850kW（690V）变频器投运以来，运行可靠平稳，控制灵活方便，控制准确，精度高，充分保证了隔膜泵准确送料，大大优化了生产指标，提高了矿浆中的氧化铝溶出率和设备产能，取得了巨大的经济效益。变频调速技术的应用，保证了调速平滑、连续，实现了节能；设备技术水平的提高和优化，使得设备维护工作量和维护费用都大大降低，降低了单位产品的成本，产生了较好的社会经济效益。实践证明，森兰SB70G850kW（690V）变频器其性能和可靠性完全满足氧化铝生产工艺的要求，国产化是必由之路。


                                                                ——转自《自动化博览》