郭 磊 何茂盛 李 超 陈联合

作者通联：中国石油独山子石化公司乙烯厂聚乙烯车间新疆独山子市 833600

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聚乙烯装置E-DS31 型计量泵用于聚合生产冷凝液戊烷回收，回收戊烷能力300kg/h，一旦该泵故障，戊烷直接排火炬，对生产造成重大影响。泵为德国BRAN+LUEBBR GmbH 公司制造，出口压力2.5MPa，操作温度-35.2℃，电机转速2800r/min。2009年泵隔膜首次发生破裂，当时隔膜已使用两年，更换新隔膜后仅39 天隔膜再次破裂。之后近一年中，更换隔膜14 套，其中最长使用寿命仅45 天，最短使用寿命3 天，为此对计量泵隔膜破裂进行失效分析。

图1 失效位置在戊烷进出口

一、隔膜失效形式

计量泵隔膜破总计有三种破裂失效形式，图1 是隔膜破裂失效位置在戊烷进出口位置，隔膜沿着戊烷进出口撕裂失效，这种失效形式的隔膜使用寿命不超过7天。图2 是隔膜破裂失效位置在泵头压盖位置，隔膜沿着压盖环形位置撕裂失效，这种失效形式的隔膜使用寿命约2年。图3 是隔膜破裂失效位置在活塞与压盖中间位置，从压盖环形位置向内延伸撕裂失效，这种失效形式的隔膜使用寿命约15～45 天。

二、隔膜破裂原因分析

图2 失效位置在泵头压盖

如图4，当活塞向左运动时，推盘带动定位销向左运动，定位销驱动锥面控制销向左运动，推杆下沉，补油阀打开补油。更换隔膜装配时，调整定位销，安装锥面控制销、推杆以及补油阀，补油阀用锁紧螺母锁死，此时，每次从油箱加入补油量恒定，定位销安装位置不同，可以改变补油阀的补油量。

图3 失效位置在活塞与压盖中间

图4 隔膜失效分析图

图5 是定位销安装图，定位销的凸出长度为S，长度S 决定补油阀的补油量。经过对计量泵隔膜多次破裂失效分析，定位销安装位置的不同决定了隔膜使用的寿命。

（1）当定位销安装凸出长度S＜0.25mm 时，活塞向左运动时，定位销驱动锥形控制销向左运动的位移较小，推杆下沉位移较小，补油量不够，这时，计量泵不打量或打量不够，隔膜不会破裂失效。

（2）当定位销安装凸 出 长 度 S=0.25～0.55mm 时，活塞向左运动时，定位销驱动锥形控制销向左运动的位移适中，推杆下沉位移适中，补油量较好，这时，计量泵运行正常，隔膜使用寿命在一年以上，最终发生疲劳失效。

（3）当定位销凸出长度S 在0.55～0.7mm 时，活塞向左运动时，定位销驱动锥形控制销向左运动的位移较大，推杆下沉位移较大，补油量较多，产生轻微涌浪式补油。这时计量泵开始运行正常，运行约一周后，一层隔膜失效，两周后隔膜破裂。

（4）当定位销安装凸出长度S＞0.55mm 时，活塞向左运动时，定位销驱动锥形控制销向左运动的位移较大，推杆下沉位移较大，补油量较多，产生严重涌浪式补油，造成液压室超压，这时计量泵开始运行正常，一天后隔膜破裂失效。

图5 定位销安装图

三、结论

计量泵隔膜共三层，材料为不锈钢312L，为了增强隔膜的耐低温性、耐腐蚀性和韧性，将隔膜材料更换为不锈钢316L，使用效果不明显。

该泵介质是由螺杆压缩机冷却，为防止介质气化，避免气态介质进入计量泵入口后对隔膜产生不可预知的破坏作用，可调整工艺条件，降低螺杆压缩机冷却温度，降低介质温度并对进口管线进行保冷处理，但效果也不明显。

经过分析研究，找出泵隔膜频繁失效原因为定位销调整补油量不合理，为防止重复事故的发生，建议：①严格按照定位销定位尺寸进行装配，防止补油阀补油不足或过量，造成该泵不打量或隔膜破裂失效。②安装装配隔膜时，清理干净泵内杂质，清洗干净后再进行装配，防止杂质进入泵体，影响泵体元件的正常工作。③使用国产化隔膜配件，国产化配件价格为进口的1/4，经过试用，使用效果较好。