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案例頻道關鍵詞：隔模泵、變頻調速、國產化
摘 要：隔模泵是一種新型輸送機械，是目前國內最新穎的一種泵類。森蘭SB70G850kW(690V)矢量控制變頻器在隔模泵上替代國外變頻器投運以來，其性能和可靠性完全滿足氧化鋁生產工藝的要求，國產化是必由之路。
一、概述
隔膜泵是一種新型輸送機械，是目前國內最新穎的一種泵類，采用壓縮空氣為動力源。隔膜泵其有四種材質：塑料、鋁合金、鑄鐵、不銹鋼。隔膜泵根據不同液體介質分別采用丁晴橡膠、氯丁橡膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、聚四六乙烯，以滿足不同生產工藝的需要。隔膜泵既能抽送流動的液體，又能輸送一些不易流動的介質，具有自吸泵、潛水泵、屏蔽泵、泥漿泵和雜質泵等輸送機械的許多優點。
隔膜泵已經在石油、化工、食品、電子、陶瓷、紡織等行業采用，安裝在各種特殊場合，用來抽取各種常規泵不能抽吸的介質。隔膜泵發展的應用潛力，還不為很多人所知。隔膜泵也叫氣動雙隔膜泵或氣動泵，是一種新型輸送機械，采用壓縮空氣為動力源，對于各種腐蝕性液體，帶顆粒的液體，高粘度、易揮發、易燃、劇毒的液體，均能予以抽光吸盡。所以，隔膜泵正逐步侵入其他泵的市場，并占有其中的一部分。如：油漆、涂料等精細化工行業和陶瓷業中隔膜泵已占有絕對的主導地位，而在其他的一些行業中，像環保、廢水處理、建筑、排污等行業中正在擴大它的市場份額，并具有其他泵不可替代的地位。
二、隔膜泵的工作原理
隔膜泵靠壓縮空氣驅動。定向空氣分配閥和導向閥，稱為“氣室”，都設置在泵的中心部位。介質流動通過兩個匯流管和外隔膜室，稱為“介質室”。通常止回閥(球型或片型)都設置在每個外隔膜室的頂部或底部或共用一匯流管。這兩個外隔膜室靠吸口和出口接頭連接起來，泵是自吸的。
在操作中，空氣分配閥交替控制隔膜的增壓。在每次沖程后，閥將自動變換位置，使空氣得以切換至另一隔膜室，使兩邊隔膜室形成交替的吸液和壓送沖程，隔膜在平行路徑里移動，空氣閥無潤滑油需求，這就是首選的運行方式，潔凈、干燥的空氣更能提高泵的性能。
介質通過隔膜泵時，止回閥一開一關這使得每個外隔膜室交替地填充和排出，止回閥對壓力差做出反應。球閥止回閥可處理含小顆粒的介質，而片閥止回閥可以處理含接近管徑尺寸大小軟顆粒的介質。
當空氣分配閥讓壓縮空氣進入左隔膜室，隔膜受壓往外推出，而形成壓送沖程，在壓送部內的介質即受力離開左面外隔膜室、止回閥、匯流管，而后由泵的出口流出，排出口位置可以是頂部、底部、或側面。當左隔膜室受壓推出時，隔膜連接桿在內部拖動右隔膜向內縮回止回閥充滿流體，在這一循環動作完成后，空氣分配閥將自動地變換位置，使空氣切換至另一隔膜室，反向重復上述循環動作，即兩邊隔膜室將因此呈現交替性的壓送及吸收液動作。
三、氧化鋁行業對隔模泵傳動系統的要求
生產氧化鋁的前端工序是先將鋁礬土粉碎制成原礦漿，將合格的原礦漿通過隔膜泵（喂料泵）送至高壓溶出器，在高壓溶出器中，在一定的外部條件作用下，溶出鋁土礦中的氧化鋁得到鋁酸鈉。當溶出時間一定時，溶出速度越快，氧化鋁的溶出率就越高，產能越大。但溶出反應需在一定條件下進行，要保證氧化鋁的高溶出率，就要保證各種物料的相對平衡，在其他條件相對變化的情況下，要求料漿泵的喂料量也發生相應的調整，這樣才能優化生產工藝指標，進而優化氧化鋁生產的技術經濟指標。為實現生產工藝過程的優化進行，高壓泥漿隔膜泵是采用拜爾法生產氧化鋁，尤其是采用管道化溶出工藝的氧化鋁廠的重要設備。被譽為拜爾法氧化鋁廠的心臟部位。其運轉率直接代表著氧化鋁廠的投礦運轉率。對電氣傳動系統提出以下要求：
（1）電動機和泵組等機械設備在使用原設備的基礎上，通過改變電氣控制系統的控制方法，使電動機轉速在10~583 rpm之間連續可調，且能夠帶載起動隔膜泵；
（2）設備起動平緩，運行穩定可靠。電氣設備可運行率達95%以上；設置完善的保護裝置，包括管道超壓自動保護和常規電氣故障保護；
（3）對泵采用三地操作，分別設置在機旁、變頻器控制室、儀表室。泵組的開、停在機旁和變頻器控制室進行，儀表室只有在管道超壓或其他緊急情況下進行設備緊急停車；當進料量給定值確定后，系統能夠自動跟蹤給定值。
喂料量的改變是通過隔膜泵（喂料泵）變頻調速來實現的。因為對變頻器的可靠性要求極高，因此一般都采用國外著名變頻器。
四、森蘭變頻器隔模泵上的應用
近幾年，國產變頻技術有了極大的進展，國內廠家也能生產高性能的矢量控制變頻器，起動力矩可達2倍額定力矩，平均無故障時間2萬小時以上，像氧化鋁這樣連續性生產工藝，也完全能夠滿足。森蘭在380V矢量控制變頻器的基礎上，開發出了SB70G850kW(690V)矢量控制變頻器，與國外變頻器相比，其性能上并無多大差別。
隔模泵使用的是690V780kW鼠籠異步電動機，電源頻率為50Hz時轉速為583rpm，轉速為10rpm時變頻器輸出頻率不到1Hz，調速比接近60，且能夠1Hz頻率下帶額定負載運行。
矢量控制變頻器的調速比可達1：100，調速精度可精確到0.1%，且是無級調速，選用森蘭SB70G850kW(690V)矢量控制變頻器能滿足調速性能要求。對于當進料量給定值確定后，系統能夠自動跟蹤給定值的自動控制方案，只需將礦漿電磁流量計輸出的4~20mA反饋信號送到變頻器的PI調節器的反饋端口上實現閉環控制，使礦漿的流量在給定范圍內變化，保證氧化鋁的溶出率為最高。
森蘭SB70G850kW(690V)矢量控制變頻器在隔模泵上已經連續無故障運行了半年有余，實踐證明，國產變頻器無論是質量，還是性能表現極佳，并且在調速過程中有節能效果，給用戶帶來了實實在在的效益，在用戶中樹立了很好的口碑。
五、結語
SB70G850kW(690V)變頻器投運以來，運行可靠平穩，控制靈活方便，控制準確，精度高，充分保證了隔膜泵準確送料，大大優化了生產指標，提高了礦漿中的氧化鋁溶出率和設備產能，取得了巨大的經濟效益。變頻調速技術的應用，保證了調速平滑、連續，實現了節能；設備技術水平的提高和優化，使得設備維護工作量和維護費用都大大降低，降低了單位產品的成本，產生了較好的社會經濟效益。實踐證明，森蘭SB70G850kW(690V)變頻器其性能和可靠性完全滿足氧化鋁生產工藝的要求，國產化是必由之路。
參考文獻：
1. 希望森蘭科技股份有限公司 森蘭SB70G（690V）用戶手冊，2007
2、董志平 森蘭SB70G變頻器在氧化鋁生產線中的應用
（《變頻器世界》2008年第10期）
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號