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        計(jì)量泵在核化工行業(yè)的研發(fā)需求分析

        2019-11-29 04:19:21刁妍紅鄒琛華康翠英
        商品與質(zhì)量 2019年11期

        刁妍紅 鄒琛華 康翠英

        中核四0四有限公司 甘肅嘉峪關(guān) 735110

        計(jì)量泵是一種通用機(jī)械,主要功能是滿(mǎn)足系統(tǒng)要求,實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流量并精確計(jì)量。在核化工行業(yè)中,計(jì)量高的輸送介質(zhì)是有放射注及腐蝕性的,固在對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行拆裝、檢修時(shí),工作人員不可以直接進(jìn)人廠(chǎng)房中,需使用特定的吊裝容器進(jìn)行拆裝、更換新的泵芯。常規(guī)計(jì)量泵的拆裝及更換無(wú)法滿(mǎn)足此要求,固需要對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行重新研發(fā),以滿(mǎn)足其在核化工中的應(yīng)用。

        1 主要研究需求

        1.1 泵芯材料適用性

        計(jì)量泵在核化工中輸送的是具有輻射及腐蝕性的介質(zhì),輻射對(duì)非金屬材料的影響較大,同時(shí)腐蝕性對(duì)計(jì)量泵關(guān)鍵部件的性能影響很大。為了驗(yàn)證關(guān)鍵部件材料耐腐蝕、耐輻照等性能而開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn),并對(duì)進(jìn)、出口止回閥的材料硬度進(jìn)行測(cè)試,滿(mǎn)足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。其中,耐腐蝕試驗(yàn)主要針對(duì)硝酸或堿,酸堿濃度將隨項(xiàng)目進(jìn)展、結(jié)合工程需求進(jìn)一步確定;耐輻照試驗(yàn)應(yīng)根據(jù)非金屬密封件所在位置的具體需求,確定其應(yīng)吸收劑量來(lái)開(kāi)展試驗(yàn)。

        1.2 泵芯殘液量

        計(jì)量泵輸送的介質(zhì)具有輻射及腐蝕性,當(dāng)計(jì)量泵需要檢修時(shí),使用特定吊裝設(shè)備對(duì)泵進(jìn)行拆裝,由專(zhuān)用運(yùn)輸工具運(yùn)到處理場(chǎng)地,此時(shí)需要工作人員參與到處理過(guò)程中,故拆下來(lái)的栗芯中不能殘余較多的介質(zhì)。當(dāng)泵進(jìn)行拆裝時(shí),泵腔內(nèi)的介質(zhì)應(yīng)能快速排盡,不能使過(guò)多介質(zhì)留存于茱芯內(nèi)。計(jì)量泵需檢修時(shí),拆卸部分帶有的殘余液體量需在1:1的工程樣機(jī)上進(jìn)行實(shí)測(cè),必要時(shí)進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)修改,目的是滿(mǎn)足殘液量最小化和無(wú)積液死角原則。

        1.3 計(jì)置泵檢修性

        由于計(jì)量泵在檢修、拆裝時(shí)使用專(zhuān)用檢修設(shè)備進(jìn)行拆裝,工作人員不能進(jìn)人廠(chǎng)房,故對(duì)計(jì)量泵的檢修性提出了較高的要求。計(jì)量是必須同時(shí)滿(mǎn)足水力性能要求和便于檢修的要求,所以還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行檢修操作試驗(yàn),這些試驗(yàn)要求快速、便捷、準(zhǔn)確。試驗(yàn)應(yīng)包括屏蔽層以上部分快速拆裝試驗(yàn),目的是驗(yàn)證該部分連接結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)易化、合理性和可操作性;與專(zhuān)用設(shè)備接口對(duì)接的測(cè)試試驗(yàn);由上部拆卸和安裝計(jì)量栗的操作測(cè)試等。

        2 淺談研發(fā)思路

        2.1 泵芯材料適用性

        泵芯材料適用性是對(duì)材料的要求,計(jì)量泵輸送的介質(zhì)為中放廢液(經(jīng)過(guò)處理帶有較大放射劑量的廢液,根據(jù)帶有放射劑量的不同,可分為低放射性液體、中放射性液體、高放射性液體)。目前,國(guó)內(nèi)已經(jīng)有廠(chǎng)家研制出抗輻射膠板、密封墊片、O型圈等產(chǎn)品,并已經(jīng)在國(guó)內(nèi)許多核電站中應(yīng)用:在輻射的條件下,該材料抗輻射性能較好,拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)的變化率不大于30%。

        我們將在研發(fā)階段與用戶(hù)及時(shí)溝通,同時(shí)將信息反饋給密封件廠(chǎng)家,以保證在計(jì)量栗樣機(jī)中應(yīng)用的密封件滿(mǎn)足用戶(hù)要求[1]。不鎊鋼是一種常用的不誘鋼材料,耐高溫性能較好,還具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和抗晶間腐蝕性能在氧化酸試驗(yàn)中,不銹鋼在濃度為65%或更低的硝酸中具有較強(qiáng)的耐腐蝕性。對(duì)大多數(shù)有機(jī)酸、無(wú)機(jī)酸和堿溶液具有良好的耐腐蝕性。

        2.2 栗芯殘液量

        泵芯殘液量主要考慮兩個(gè)方面:(1)減小管路和泵腔里的介質(zhì)存留量;(2)減小單向閥的介質(zhì)存留量。①首先為了減小管路和泵腔內(nèi)的介質(zhì)存留,主要有兩個(gè)設(shè)計(jì)。泵腔上設(shè)置泄漏孔,下方采用錐形頭密封;進(jìn)出口采用錐形頭加波紋管進(jìn)行密封,波紋管在設(shè)計(jì)時(shí),計(jì)算好壓縮量。當(dāng)泵正常運(yùn)行時(shí),通過(guò)波紋管和錐形頭雙重作用將栗連接,錐形頭為硬連接,保證了泵運(yùn)行時(shí)無(wú)泄漏,加工時(shí)產(chǎn)生的誤差由波紋管補(bǔ)償。②在一般計(jì)量泵中為了防止單向閥損壞導(dǎo)致漏氣,通常會(huì)設(shè)置兩個(gè)單向閥;為了減小單向閥中的介質(zhì)存留量,我們提高加工精度,同時(shí)采用高強(qiáng)度合金鋼,使單向閥的性能得到保證,這樣可使單向閥的介質(zhì)存留量減小。泵檢修、拆卸時(shí),錐形頭脫離泵腔,泵腔中積液通過(guò)泄漏孔流出到支撐架上,通過(guò)支撐架上設(shè)置的泄漏孔流到支撐架下方連接的回流口,最終經(jīng)回流口流回到指定管線(xiàn)或儲(chǔ)罐中。

        2.3 計(jì)量泵的檢修

        本次研發(fā)重點(diǎn)是解決如何通過(guò)專(zhuān)用檢修設(shè)備對(duì)計(jì)量泵進(jìn)行檢修和拆裝,這是區(qū)別市場(chǎng)上其他化工用計(jì)量高的重要功能。

        針對(duì)檢修性,主要考慮以下三方面內(nèi)容:(1)盡量減少泵的零部件,使泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,減小泵的損壞概率;(2)如何設(shè)計(jì)使泵在拆卸時(shí),不能順利拆卸出來(lái);(3)如何設(shè)計(jì)使泵在重新安裝時(shí),栗能順利安裝、對(duì)中、密封面貼合,不發(fā)生泄漏。針對(duì)第一點(diǎn),泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,主要考慮對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化。計(jì)量泵的計(jì)量是以一定的柱塞直徑移動(dòng)一定的距離(即柱塞的行程S)排出一定體積的溶液,在單位時(shí)間內(nèi)排出溶液體積即為流量(L/hnrVh)一般計(jì)量泵運(yùn)行中改變流量是通過(guò)配置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)移動(dòng)N型軸或L型套筒改變柱塞的行程S而改變計(jì)量泵的流量,從而實(shí)現(xiàn)計(jì)量泵流量的調(diào)節(jié)[2]。本次提供計(jì)量泵與傳統(tǒng)計(jì)量泵的流量調(diào)節(jié)方式不同%計(jì)量泵運(yùn)行中改變流量是通過(guò)變頻器改變電源的頻率而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,也就是改變計(jì)量泵柱塞的往復(fù)次數(shù),從而實(shí)現(xiàn)計(jì)量泵的調(diào)節(jié)。變頻控制柜可以放置在廠(chǎng)房外的控制區(qū),對(duì)泵進(jìn)行遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)流量。

        該計(jì)量泵結(jié)合現(xiàn)代電控技術(shù),實(shí)現(xiàn)計(jì)量杲流量的無(wú)極調(diào)節(jié),取消傳統(tǒng)計(jì)量泵中的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和行程變化機(jī)構(gòu)(N型軸或L型套筒),簡(jiǎn)化了計(jì)量泵的結(jié)構(gòu),減少了零部件,提高計(jì)量泵的可靠性、可維修性和安全性。

        針對(duì)第二點(diǎn),拆卸順利,主要考慮高的接口與專(zhuān)用吊裝設(shè)備的配合。減小計(jì)量杲的螺栓、螺母規(guī)置專(zhuān)門(mén)用于定位的插銷(xiāo)。在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí),加大接觸面,在外面增加錐形孔與錐形銷(xiāo),重新安裝時(shí)出現(xiàn)偏差不大的情況下,通過(guò)錐形孔與錐形銷(xiāo)的配合使之定位。

        3 結(jié)語(yǔ)

        上述內(nèi)容,僅對(duì)研發(fā)提供了一個(gè)思路,在研發(fā)過(guò)程中,還需要對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證,同時(shí)還會(huì)遇到許多其他問(wèn)題,需要根據(jù)具體的情況進(jìn)行分析驗(yàn)證。

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