趙 凌，謝江峽，王立哲，滕漢義

（1.蘭州城市供水（集團(tuán)）有限公司調(diào)度中心，甘肅 蘭州 730060；2.蘭州城市供水（集團(tuán)）有限公司 第一水廠，甘肅 蘭州 730060）

1 概述

在自來水生產(chǎn)的工藝中，投加混凝劑是一個重要的工藝環(huán)節(jié)，按照原水的濁度，參照混凝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，需將一定量的混凝劑投加在水體中，從而達(dá)到混凝沉淀降低濁度的目的。為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投加，目前水廠中普遍應(yīng)用隔膜計(jì)量泵［1］、螺桿泵、射流泵等投加設(shè)備投加混凝劑。水源不同，原水水質(zhì)相差較大，總體來說，水庫水相對而言水質(zhì)穩(wěn)定，河流水隨天氣變化等外因，在以地表水為水源的水廠中，常常要解決原水濁度跨度大所面臨的降低濁度問題，尤其在雨季，原水濁度變化沒有規(guī)律，但為了保證自來水出廠水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，就需要及時掌握水情，及時調(diào)節(jié)混凝劑的投加量［2］，保證后續(xù)工藝的正常運(yùn)行。蘭州城市供水集團(tuán)原水預(yù)處理水廠，投加混凝劑采用隔膜計(jì)量泵完成，設(shè)計(jì)為隔膜計(jì)量泵組與原水提升泵組一對一的投加方式。

2 隔膜泵組運(yùn)行方式

高性能隔膜泵運(yùn)行時，泵機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動泵高性能隔膜泵頭中的活塞前后運(yùn)動，在吸入行程一開始，柱塞攜帶液壓油箱遠(yuǎn)離液壓油端方向移動。液壓油被往回拉，彈性隔膜跟著一起拉，降低了隔膜泵頭輸送物料的壓力。此壓力導(dǎo)致液體向內(nèi)流動，抬起吸入口止回閥球，使得被輸送液體通過吸入管路進(jìn)入隔膜頭部。同時出口止回閥關(guān)閉，阻止了排除管的物料回流。

在吸入行程終了，過程反向，排出行程開始，此時柱塞向前移動，推動前面的液壓油，液壓油壓向隔膜，使之向前變形，從而提高隔膜泵頭內(nèi)被輸送物料的壓力。此壓力使得被輸送物料向外流動，迫使出口止回閥開啟，而入口止回閥關(guān)閉，擋住吸入管路的回流，被輸送物料則流出隔膜泵頭部進(jìn)入排出管路。這一吸入、排出過程隨柱塞每個行程循環(huán)往復(fù)，成為泵輸送液體的直接動因［3］。

3 存在的問題

按照隔膜泵流量運(yùn)行的原理，控制一臺已知隔膜泵流量的兩個變量：一為柱塞往返移動的距離即沖程，用沖程控制器調(diào)節(jié)；二為柱塞在一定時間內(nèi)往返的次數(shù)即頻率。在生產(chǎn)實(shí)際中，因頻繁使用沖程控制器調(diào)節(jié)活塞移動的距離，導(dǎo)致沖程控制器故障而失去調(diào)節(jié)作用。

當(dāng)投加設(shè)備故障時，絮凝劑未能及時投加至待處理水體中，當(dāng)該水體進(jìn)入沉淀池，會打破池中原有的渾液面平衡，造成渾液面上升，從而導(dǎo)致沉淀池出水水質(zhì)超標(biāo)，影響下一步過濾等后續(xù)生產(chǎn)工藝的效果。水生產(chǎn)過程環(huán)環(huán)相扣，每一個環(huán)節(jié)的控制達(dá)標(biāo)都至關(guān)重要，否則將導(dǎo)致后續(xù)工藝的工作量加大，出廠水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。

4 固定沖程的辦法

打開沖程控制器罩外的固定螺絲，拆下控制器罩，當(dāng)沖程控制器完好時，沖程固定螺母此時在擰松位置，沖程可在0～100%調(diào)節(jié)。此時旋轉(zhuǎn)活塞桿末端螺母，將活塞向前推動，使其沖程歸于零位，用記號筆做標(biāo)記，然后反方向旋轉(zhuǎn)活塞桿末端螺母，將活塞向外拉出，使其沖程達(dá)100%，過程中，記錄下活塞桿末端螺母旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，按照對應(yīng)的圈數(shù)，調(diào)節(jié)活塞至10%的位置上，鎖死沖程固定螺母，開啟泵組，做投加實(shí)驗(yàn)。根據(jù)投加量大小，向前向后微調(diào)活塞位置，待沖程在10%確定時，鎖死沖程固定螺母，此時隔膜泵組的沖程將固定在10%，不再具備調(diào)節(jié)作用，同樣，可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行的所需投加量，固定沖程大小，調(diào)節(jié)流量靠調(diào)節(jié)頻率完成。

以某進(jìn)口品牌額定流量為2412 L/h的隔膜計(jì)量泵組為例，根據(jù)實(shí)際投加經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可按照泵組運(yùn)行時的頻率和沖程計(jì)算出流量。

隔膜泵流量公式為：

Q=2412 L/h×頻率（%）×沖程（0～100%）×?xí)r間

蘭州原水預(yù)處理廠在原水濁度范圍為75～3 000 NTU時，采用隔膜泵計(jì)量泵，投加濃度為1%的HCA-1混凝劑水溶液，溶液儲池兩座，隔膜泵組5臺，隔膜泵頻率調(diào)節(jié)范圍為12.3～50%，沖程調(diào)節(jié)范圍為0～100%，當(dāng)沖程控制器和頻率調(diào)節(jié)器都完好時，雙變量控制投加量，達(dá)到投加的目的，工藝如圖1所示。

圖1 某水廠加藥間隔膜泵投加系統(tǒng)

5 生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

（1）沖程控制器完好，通過調(diào)節(jié)行程、頻率雙變量控制投加量。投加濃度為1%，混凝劑有效成分100%的HCA-1水溶液時，具體情況見表1所列。

表1 原水濁度混凝劑投加量對照表

（2）當(dāng)沖程控制器故障，人工設(shè)定沖程為10%時，調(diào)頻器控制投加量，通過投加濃度0.5%和1%兩種有效成分100%的HCA-1水溶液時，具體情況見表2所列。

表2 原水濁度混凝劑投加量對照表

對比以上投加數(shù)據(jù)，當(dāng)隔膜泵組行程控制器和頻率調(diào)節(jié)器完好，當(dāng)原水濁度在75～3 000 NTU，或者濁度高于3 000 NTU時，配置一種濃度的水溶液，通過調(diào)節(jié)隔膜泵組的頻率、沖程來控制HCA-1水溶液投加量，達(dá)到投加目的；當(dāng)行程控制器損壞，不能調(diào)節(jié)行程時，可經(jīng)過投加實(shí)驗(yàn)，人為調(diào)試行程控制器沖程限定螺母，將泵體柱塞往返距離固定，即定量沖程10%，分別配制濃度為0.5%和1%的兩種HCA-1水溶液，原水濁度低于1 000 NTU，投加濃度0.5%的溶液，原水濁度在1 000～3 000 NTU時，投加1%的溶液，同樣能夠滿足生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)投加目的。

6 隔膜計(jì)量泵運(yùn)行中的注意事項(xiàng)

為了保證隔膜計(jì)量泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免故障發(fā)生，在設(shè)備運(yùn)行中應(yīng)注意［4］：一是雙變量控制的設(shè)備，在使用過程中盡量采用固定其中一個變量，一個變量控制的方法運(yùn)行，既調(diào)節(jié)頻率又調(diào)節(jié)沖程，尤其是在高頻低沖程時，容易使沖程控制器發(fā)生故障，活塞在小范圍內(nèi)來回高頻率的運(yùn)動，如同振動；二是在泵組的吸入和排出管路中，不應(yīng)有空氣進(jìn)入，在管道安裝中要設(shè)置排氣裝置。當(dāng)泵組要啟動時，必須工藝液體灌滿整個泵組系統(tǒng)，當(dāng)泵組較長時間停用，由于溫度變化，工藝系統(tǒng)中的水溶液會分離出空氣，再啟動泵組時，首先打開排氣裝置，再啟動泵組，用泵組所推送的工藝液體將空氣排除去；三是定期檢查齒輪箱中的油面高度，需要及時補(bǔ)充油脂［5］，在每6個月或每運(yùn)行2 500 h后，必須更換齒輪傳動裝置的潤滑油，一并清洗十字頭腔下磁塞過濾器，避免油脂變質(zhì)失去潤滑作用，造成齒輪損壞。常見的隔膜泵組填料柱塞液端使用液壓人字型和壓縮型兩種填料。原配泵組的填料根據(jù)使用選取最佳型式，不要隨意換成其他填料型式。當(dāng)壓縮型的填料橫截面為方形時，就不能壓得太緊，因?yàn)樗刹煌牟牧蠘?gòu)成，只針對于特定的化學(xué)物質(zhì)設(shè)定，過緊會導(dǎo)致摩擦增大，產(chǎn)生熱量從而分解原材料，同時可能劃傷不銹鋼柱塞。當(dāng)壓縮型的填料橫截面為V型或者人字型時，自動填料通過柱塞排除行程膨脹而起密封作用，吸入沖程時，填料松弛以緩解驅(qū)動機(jī)構(gòu)上的荷載［6］，如果壓力特別高時就比較適應(yīng)，但平常運(yùn)行狀態(tài)下，自動壓緊填料用手指擰緊即可；設(shè)置清水沖洗系統(tǒng)，定期對泵組及其投加管路運(yùn)行清洗，尤其在吸入行程中，填料松弛，可有效地去除殘留在柱塞的顆粒固體，保持柱塞正常運(yùn)行［7］。

7 經(jīng)濟(jì)對比

某水廠絮凝劑投加車間共有4臺隔膜計(jì)量泵因沖程控制器損壞故障，購置隔膜泵組的行程控制器，廠家報價65 000元/臺，共計(jì)需要260 000萬元；用限定沖程的辦法，通過生產(chǎn)投加實(shí)驗(yàn)，根據(jù)溶液池液位下降高度最終確定沖程位置，從而實(shí)現(xiàn)投加，無需費(fèi)用。

8 結(jié)束語

隔膜計(jì)量泵計(jì)量精準(zhǔn)，被制水行業(yè)普遍認(rèn)可，已廣泛應(yīng)用于水廠絮凝劑投加的生產(chǎn)工藝中，但進(jìn)口的設(shè)備配件價格較高，不正確的使用方式極容易造成設(shè)備損壞，耽誤生產(chǎn)任務(wù)，所以在日常的運(yùn)行中除了正確的使用方式，還要注意對設(shè)備定期維護(hù)保養(yǎng)。如果隔膜泵沖程產(chǎn)生故障，也可以人為限定沖程，配置兩種不同濃度的混凝劑溶液辦法同樣可以達(dá)到投加目的，既保證生產(chǎn)任務(wù)的完成又節(jié)約維修成本。