一种正排量隔膜泵事故后的防水锤损伤装置及控制方法与流程

本发明公开了一种正排量隔膜泵事故后的防水锤损伤装置及控制方法，涉及矿浆管道输送技术领域。

背景技术：

正排量隔膜泵由于其输送扬程高，输送介质和泵体主动力部件不直接接触，效率高等优势在固液两相流(矿浆)管道输送领域广泛应用，在实际生产运行过程中，难免出现许多突发性事故停机状况(如泵站失电、机械和控制故障等)。众所周知，流体管道输送过程中，突然停机都会产生不同程度的停泵水锤(和输送介质、管线特性、装置性能等有关)，停泵水锤对整个系统危害巨大，在低粘度流体中最为明显(如水)，所以输水管道系统都会设计有很多防水锤装置(如止回、调压、泄放、缓冲等)；而在矿浆管道输送系统中，由于浆体本身粘度较大(为水的10倍左右)；输送流速较低(一般小于2m/s)；管道运行压力较高，矿浆磨蚀性强等，所以一般要求输送管道为全通性(即管道上的阀门等设施在全开状态下不影响浆体在管道中的流动)，显然输水系统中的水锤预防手段不适用于矿浆管道系统，许多工程实践也证明了这点。

矿浆管道系统在事故停泵时产生的水锤效应(压力振荡趋势)，对正排量隔膜泵运动和传动部件(特别是动力端曲轴及轴承、减速机齿轮等)破坏极大，久而久之造成轴承、齿轮及连接等部件中的机械故障时有发生，加大了主泵的维修成本，影响生产组织。根据生产实践对该现象进行认真分析，提出本发明。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明公开了一种正排量隔膜泵事故后的防水锤损伤装置及控制方法，其有效避免主泵曲轴在生产运行过程中因外部因素或自身故障导致的突然性停机带来的破坏，特别是针对主泵活塞杆失去动力时及时释放压力最高的活塞腔，使对应的出口单向阀及时关闭，确保管道水锤产生的反击带来的压力不平衡，进而传导到主泵曲轴上，造成更大的伤害。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种正排量隔膜泵事故后的防水锤损伤装置，包括多个隔膜室，每个隔膜室与主泵上的活塞杆单独连接，隔膜室推进液侧主排泄通道上设置检修总阀，检修总阀长期打开，检修时关闭总阀进行检修，主排泄通道管路向下通向油箱；

进一步地，所述主排泄通道上设置压力传感器，连接分支排泄通道上的高压电磁阀，另一条分支通道上设置手动排泄阀，下端连接隔膜室进油管道，当隔膜泵更换过液压油、长时间停机再启动或运行过程中空气进入油路系统后，都需要手动间歇性通过该阀门短时间反复开关来排出液压油中的空气，保证隔膜泵推进液系统的正常运行；

进一步地，所述高压电磁阀为常闭型，下端连接隔膜室出油管道；高压电磁阀另一端连接带ups控制系统的ups连接端口，通过ups对高压电磁阀的供电，在故障情况下也可使高压电磁阀正常使用；

进一步地，带ups控制系统通过各条排泄通道上的压力传感器监测隔膜室压力值；

进一步地，带ups控制系统接收主电源丢失信号，判断故障类型并对系统做出反馈(1)系统判断为供电系统故障，主电源丢失信号由隔膜泵变频器系统引入带ups控制系统，(2)系统判断为泵机械故障或控制系统故障，隔膜泵紧急停机信号由现场plc系统进行预先判断，若判断发生压力失衡，现场plc系统将信号传入带ups控制系统，若非压力失衡信号，现场plc系统将信号传入总电脑；

进一步地，带ups控制系统在接收到以上2种事故信号中的任意1种或2种后，立即对监测压力传感器实际数值进行一次比较，输出结果为最大值对应的高压电磁阀打开，并监测该最大值与第二值的相差在时，输出关闭对应的高压电磁阀，完成本次监测和逻辑输出。

本发明的技术效果如下：

本装置可应用于输水系统中的水锤预防，同时可以应用于矿浆管道输送系统，有效避免主泵曲轴在生产运行过程中因外部因素或自身故障导致的突然性停机带来的破坏；采用本装置可有效地实现主泵曲轴失去动力时及时释放出口压力，确保主泵隔膜室压力低于出口单向阀开启压力，保障出口单向阀及时关闭，进一步防止压力传导到主泵轴承，实现主泵的保护。

附图说明

图1是隔膜室整体示意图；

a1-a3—隔膜室总排泄阀，b1-b3—手动排泄阀，c1-c3—高压电磁阀，p1-p3—压力传感器，d—带ups控制系统。

图2是隔膜室装置连接图；

1-入口单向阀，2-出口单向阀，3-隔膜室，4-手动排泄阀，5-高压电磁阀，6-手动排泄阀，7-带ups控制系统，8-隔膜室进油管道，9-隔膜室出油管道，10-压力传感器。

图3是控制系统流程图

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本实施例中，所采用的数据为优选方案，但并不用于限制本发明；

实施例1

如图1-2所示，本实施例主泵选用3个隔膜室，针对主泵3个活塞杆失去动力时及时释放压力最高的活塞腔，使对应的出口单向阀及时关闭，确保管道水锤产生的反击带来的压力不平衡；

本实施例中，隔膜室推进液侧设置手动排泄阀，手动排泄阀安装三通，形成隔膜室总排泄通道和两条分支排泄通道，其特征在于，所述一条分支排泄通道上设置手动排泄阀，另一条分支排泄通道上设置高压电磁阀；

本实施例中，所述隔膜室总排泄通道上安装隔膜室手动总排泄阀和压力传感器，总排泄阀通过压力传感器一端与分支排泄通道上的手动排泄阀连接，另一端与分支排泄通道上的高压电磁阀连接；

本实施例中，所述分支排泄通道上的手动排泄阀一端连接带ups控制系统，另一端连接隔膜室进油管道；所述另一条分支排泄通道上的高压电磁阀一端连接带ups控制系统，另一端连接隔膜室出油管道；

本实施例中，所述压力传感器设置两个端口，一个端口连接带ups控制系统的压力感测接口，另一端口通向高压电磁阀连接带ups控制系统的ups连接端口；

本实施例中，所述隔膜室一端连接入口单向阀，另一端连接出口单向阀至油箱。

实施例2

如图1-2所示，本实施例隔膜泵在正常运行时，a1、a2、a3为常开状态；b1、b2、b3为关闭状态；c1、c2、c3为断电关闭状态；p1、p2、p3实时检测三个隔膜室压力；d为带ups控制系统，端口与压力传感器连接对装置进行实时控制；

本实施例中，a1、a2、a3为三个隔膜室总排泄阀，选用手动针型阀，该阀门作为检修总阀，始终处于常开状态；当后端阀门(b或c系列阀门)或管路出现故障需检修更换时，关闭该阀门，可暂时切断油路；检修完成后，手动开启该阀门，工作人员观察油路通畅情况以及系统监测到的压力值，手动控制该阀门的开闭程度，测试检修效果同时保证操作人员的人身安全；

本实施例中，b1、b2、b3分别为三个隔膜室分支排泄通道上的手动排泄阀，采用手动针型阀，始终处于常闭状态；当隔膜泵更换过液压油，长时间停机再启动或运行过程中空气进入油路系统后，都需要手动间歇性通过该阀门短时间反复开关来排出液压油中的空气，保证隔膜泵推进液系统的正常运行；

本实施例中，c1、c2、c3为隔膜室另一条支路上的高压电磁阀，该阀与b系列阀在通路上为并联结构，有全开和全关两种工作状态。

实施例3

如图1-3所示，本实施例中c系列高压电磁阀由带ups控制系统通过压力传感器实时监测，正常情况下均为关闭状态；

本实施例中，事故发生后带ups控制系统接收信号对故障进行判断，(1)系统判断为供电系统故障，主电源丢失信号由隔膜泵变频器系统引入带ups控制系统；高压电磁阀一端连接带ups控制系统的ups连接端口，即使停电也可通过ups电源单独供电，不会因为停电导致高压电磁阀正常打开；

(2)系统判断为泵机械故障或控制系统故障，隔膜泵紧急停机信号由现场plc系统进行预先判断，若判断发生隔膜室之间压力失衡，现场plc系统将信号传入带ups控制系统，若非压力失衡信号，可能发生其他器械故障，现场plc系统对此信号进行判断，将判断结果传入总控制系统进行处理；

本实施例中，各个隔膜室排泄通道上的压力传感器分别与带ups控制系统连接，事故发生操作人员可在控制系统上实时观测每个隔膜室的压力值；

本实施例中，事故信号处理完成后，带ups控制系统对压力失衡信号做二次判断；

带ups控制系统判断隔膜室压力正常，将判断结果上传总控制系统做其他事故分析处理，

带ups控制系统判断隔膜室压力异常，立即对检测到的p1、p2、p3实际数值进行一次比较，输出结果为最大值对应分支排泄通道上的高压电磁阀打开；

本实施例中，带ups控制系统通过压力传感器实时监测对应的压力最大值与第二大值相差在时，输出关闭对应的高压电磁阀，完成本次监测和逻辑输出；

本实施例中，压力最大值与第二大值相差在时，均可确保主泵3个隔膜室压力低于出口单向阀开启压力，保障出口单向阀及时关闭，进一步防止压力传导到主泵轴承，实现主泵保护的效果；

当压力最大值与第二大值相差在控制系统完全关闭对应的高压电磁阀；

当压力最大值与第二大值相差在控制系统控制高压电磁阀关闭一半，等待压力无波动将电磁阀完全关闭；

当压力最大值与第二大值相差在高压电磁阀继续全部打开，等待压力无波动或减小将电磁阀完全关闭。

本实施例中，以如下对比结果为例(p1＞p2＞p3)选择最大值p1对应的c1并为其通电，c1打开泄压；当时，c1断电关闭。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。