后处理工艺研究中的物料输送设备评价

后处理工艺研究中的物料输送设备评价 赵雅平 李卫民 鲜亮 （中国原子能科学研究院放射化学研究所，北京，102413） 摘要：本工作对后处理工艺研究中经常使用的两种物料输送设备――柱塞泵和平 流泵的应用性能进行了实验评价。测定了这两种泵在给定流量范围内的稳定性、 准确性等数据，在此基础上对这两种设备的物料输送特性进行了评价：①柱塞泵 和平流泵输送实验给定的小流量（范围 0.5～4.5ml/min）物料时，连续运行 120 小时，其稳定性均满足实验要求； ②在泵设计的最大流量中值附近，柱塞泵最小 可调节流量设计值为±0.01ml/min，实测为（0.01-0.02）ml/min 之间；③平流泵 的最小可调节流量实测为（0.01-0.05）ml/min 之间；④模块化设计的柱塞泵，有 利于远距离维修与控制；⑤两种输送设备均配有计算机接口，可实现实验流量数 据自动采集与控制。⑥含固体微粒或凝胶的物料（如 1AF 料液）输送时，柱塞泵 易发生堵塞；⑦采用集气设备收集料液中形成的气泡，可以使输送泵气阻得到一 定程度的缓解。 关键词：工艺研究 物料输送 柱塞泵 平流泵 一、前言 设备是实现工艺研究的基础。在后处理工艺研究中小型混合澄清槽实验的独 特优越性，使其得到越来越广泛的应用。物料消耗少是小型混合澄清槽实验的优 越性之一，其最小物料供给速度为 0.2ml/min 左右。为实验中精确实现设计工艺 参数，并使工艺数据得到较好再现，实验要求物料输送设备连续工作 120 小时， 输送流量波动应小于 3%。关键物料如 1AF、1AX 输送时的波动控制要求更严。 先进二循环台架实验中，物料 1AF 和 1AX 的流量设计值分别为 1.26ml/min 和 3.02ml/min，这两种物料的流量及其相对值直接影响了 1A 槽的运行工况。输 送设备流量的微小波动（超过 3％）将可能导致该萃取器内铀钚流失或裂片去污 系数降低。因此要求物料输送设备――流量泵必须有好的精密度、准确度和稳定 性，并且具有耐辐照、耐腐蚀、抗有机溶剂浸泡性能。市场调研表明，国内没有 完全符合上述要求的物料输送泵。发达国家工业加工技术先进，达到这样的要求 比较容易。然而要从国外进口达到这样要求的泵每台需要数万美元，这是我们研 究经费所无法承担的。因此通过实验评价、选择与我们实验要求相近的输送设备， 并做必要的改进以满足我们实验的需要就很必要。 我室承担的“十五”后处理研究课MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713896011802_1需要进行多次小型混合澄清槽实验。 实验时各加料点的流量设定值、设定允许最大偏差值和波动控制值要求见表 1。 通过 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 实验料液输送对设备的相关需求，我们选择了两种与我们实验要 求相近的国产输送泵——一种柱塞泵和一种平流泵，并对它们进行了必要的改进 设计，其中平流泵在“九五”期间已被用于工艺研究中。本工作的目的就是对设 计加工的这两种输送设备进行性能测试与评价，为工艺研究的料液输送设备选择 提供依据。 表 1 工艺研究各加料点料液输送要求 料液名称 设计值 /(ml/min) 允许最大偏差值 /(ml/min) 泵波动 控制值/％ 连续运行 时间/小时 1AF 1.26 1.26 04.0 01.0 + − ＜1 120 1AX 3.02 3.02 01.0 03.0 + − ＜1 120 1AS 0.72 0.72 03.0 03.0 + − ＜3 120 1BS 0.79 0.79 03.0 01.0 + − ＜3 120 1BX 0.79 0.79 04.0 02.0 + − ＜4 120 1CX 4.30 4.30 1.0 1.0 + − ＜5 120 2AF 8.81 8.81 1.0 1.0 + − ＜3 ~20 2AX 2.20 2.20 05.0 05.0 + − ＜5 ~20 2BF 9.06 9.06 1.0 1.0 + − ＜5 ~20 2BX 2.26 2.26 05.0 05.0 + − ＜3 ~20 二、实验 1. 基本泵型的选择原则 （1） 能够长时间、高精度输送小流量料液； （2） 耐强酸和有机溶剂腐蚀； （3） 设定流量值实现的误差应尽可能小，并且这个误差可以测量； （4） 价格是我们实验经费可以承受的。 根据这几条原则，经我们改进的平流泵和柱塞泵的性能指标见表 2、表 3。 表 2 单柱塞泵改进前后性能比较 改进部位 改进前 改进后 作用 阀球，阀座 国产宝石或不锈 钢 进口宝石 密封填料 国产聚四氟戊碳 纤素 进口碳纤素 关 键 部 位 柱塞 不锈钢或宝石 国产或进口宝石 提高了密封性、精 度和使用寿命，更 耐 TBP 腐蚀 流量控制方式 机械调节柱塞行 程长度 电子调节柱塞往 复频率 提高了控制精度， 延长了使用寿命 泵体 铸铁或铝合金 不锈钢 延长使用寿命，防 腐 电机 裸机 加不锈钢套密封 防腐 设计形式 一体化 分体 适于远距离操作， 减少废物量 表 3 平流泵和柱塞泵性能 泵型 平流泵 柱塞泵 原理 调节柱塞运动频率调节流量 双柱塞交替工作，产生平流 调节柱塞运动频率调节流量 主要技术 指标 流量范围：0.01-10.00ml/min 理论精度：0.01ml/min 实际精度：0.05ml/min 流量范围：0.01-9.99ml/min 理论精度：0.01ml/min 实际精度 0.02ml/min 流量设定复现性：≤2％ 其它 可分体设计（控制器与泵体分离） 2. 流量泵的稳定性测试 泵加工前，对使用的相关材料做了耐腐蚀实验。图 1 是柱塞泵在不同介质中 的稳定性。图 2 是两种流量泵在不同流量下的稳定性。 图 1 柱塞泵在不同介质中的稳定性 图 2 泵设定值与实际流量的关系（介质：70％乙醇） 图 1 中，柱塞泵在连续输送 2.0mol/LHNO3 时，流量有减小的趋势，在输送 30%TBP 时流量稳定性较好。输送硝酸时稳定性不好，可能是实验过程中输送流 量较大，使用的料液瓶直径较小，实验时未使用液压稳定措施，输送料液液位高 度变化过大引起的。 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0 10 20 30 40 50 60 时间/h 流 量 l/ (m l/ mi n) 30％TBP/OK 2 .0mol/L硝酸 R2 = 0.9979 R2 = 0.9968 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 泵设定值 实 际 流 量 /( ml /m in ) 柱塞泵 平流泵 图 2 表明，两种流量泵的设定值与实际流量间具有很好的线性关系，其相关 系数均超过 0.99，能满足实验要求。 3. 柱塞泵流量调节的灵敏性 柱塞泵可设定的最小可变流量值均为 0.01ml/min 时，在泵设定输送流量 1.25ml/min 附近时，增大或减小一个最小可变流量值（0.01ml/min），使用 70%乙 醇测定实际流量值的变化见表 4。 表 4 柱塞泵流量调节灵敏性实验（介质：70%乙醇） 泵设定值 1.24ml/min 1.25 ml/min 1.26 ml/min 时间 /小时 实际流量/（ml/min） 1 1.13 1.13 1.15 2 1.12 1.13 1.13 3 1.12 1.12 1.13 4 1.13 1.13 1.13 5 1.12 1.13 1.15 6 1.12 1.13 1.13 7 1.13 1.13 1.15 平均值 1.12 1.13 1.14 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 偏差 0.009 0.006 0.009 4. 实际流量值的设定与测量 ⑴ 流量预调节。实验正式进行前我们先后用乙醇和与真实料液进行了两次流 量的预调节。在实际流量点上在手套箱内各槽的加料口处标定（1AF 用密度接近 真实料液的冷铀溶液代替）。采用短时间间隔内计算平均流量的方法粗调物料流 量。使泵流量值尽可能接近实验设计流量值。 ⑵ 流量的精确调节。所有物料输送泵及其它设备均按实验要求运行后，利用 计算采集各物料输送泵的流量值，并按实验设计值进行调节。 ⑶ 流量稳定性数据的采集。利用新设计的一套数据采集软件系统，计算机可 以采集到设定时间内各物料流量值。图 3 是实际运行 60 小时的两次实验中流量泵 稳定性数据。 图 3 实际运行时各物料点流量变化 5. 实验结果分析 ⑴ 由实验中各流量泵的运行情况可看出，实际实验连续运行的 60 小时内， 各台流量泵运行情况基本正常。实验中，1CX 物料的流量有较大的起伏，是由于 在实验过程中多次对 1CX 流量泵的设定值进行人工调节的结果，与泵的性能无 关。 ⑵实际运行 60 小时实验中，一循环物料流量波动见表 4。其中 1AF 与 1AX 波动和为 1.5%，满足工艺设计的波动要求（偏差总和小于 3％）。 表 5 实际运行 60 小时一循环各物料流量最大波动值 1AF 1AS 1AX 1BS 1BX 1CX 最大波动 1.08% -2.66% 0.34% -0.50% -1.23% -------- 泵型 柱塞泵 柱塞泵 柱塞泵 平流泵 柱塞泵 平流泵 三、结论与讨论 1. 结论 （1）经过改进的平流泵和柱塞泵能满足先进二循环实验中物料的输送要求，尤其 对物料 1AF 和物料 1AX 柱塞泵的输送效果更好。 （2）在同一流量点进行 0.01ml/min 的调节，柱塞泵的实际流量值有稳定的变化， 而平流泵变化无线形关系。 （3）分体设计的柱塞泵，可实现对泵流量的远距离控制。在手套箱或热室外，实 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 0 10 20 30 40 50 60 时间/小时 流 量 /（ ml /m in ） 1AF 1AS 1AX 1BS 1BX 1CX 现了对 1AF 料液输送流量大小的精确控制。 （4）自动数据采集系统，实现了对各物料流量的实时监控，既减小了人为读数带 来的误差又大大减少了工作量。 2. 流量泵存在问题探讨 ⑴ 含固体微粒或凝胶的物料（如 1AF 料液）输送时，柱塞泵易发生堵塞。 拟改进设计成双缸高压注射泵。采用压力注射 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，可解决小残渣堵塞问题。 ⑵ 各物料内溶解的气体，经过一段时间会汇集成气泡，在仅 Φ3mm 的输液 管内造成气阻，对泵的流量有影响。 采用集气设备收集料液中形成的气泡，以减小气阻形成。 ⑶进一步改进泵体的模块化设计，以方便维修。尤其对于在热室中进行的研 究实验，减小维修难度会给节约大量的人力、物力和财力。 ⑷ 进一步实现泵流量的自动控制。在泵体上设计能够接受计算机反馈控制信 号系统，实现泵设定流量的全自动监测与控制，减少实验过程的人为干预需要。 后处理工艺研究中的物料输送设备评价 作者： 赵雅平， 李卫民， 鲜亮 作者单位： 中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京,102413 相似文献(0条) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_6064312.aspx 下载时间：2010年1月28日