故障排除系列:珠罩、珠閥與珠座磨損導致泵浦故障的狀況分析
深入解析泵浦故障：珠罩、珠閥與珠座磨損的故障排除技巧
大綱:
- 氣動隔膜泵浦中流體的運作概述及珠閥部件磨損示意短片
- 珠閥部件磨損狀況分析
- 珠閥部件磨損改善方式
- 珠罩、珠閥、珠座的材質介紹與應用
一、氣動隔膜泵浦中流體的運作概述及珠閥部件磨損示意短片
氣動雙隔膜泵浦左右兩邊各有一腔室，每一腔室各安裝一組隔膜，隔膜將腔室區分為氣壓與流體兩個空間。且兩邊腔室共有四組珠閥部件，珠閥部件亦為逆止閥設計，來控制流體輸送的方向。
如圖一，當壓縮空氣進入A氣壓室時，A隔膜即受壓往外推出，形成壓送行程，流體亦即受壓經珠閥部件及出料管由液料出口輸出。(此時A區下方珠閥關閉、上方珠閥開啟)
兩組隔膜間有一軸心相連，當A邊的隔膜往外推出流體的同時，另一B邊的隔膜即往內收縮，進行相反的吸入行程，利用虹吸原理將流體由液料入口吸入。(此時B區下方珠閥開啟、上方珠閥關閉)
當隔膜運行到行程設計之終點時，將啟動泵浦內切換開關，控制主氣閥切換壓縮空氣入氣方向，使氣壓動力得以切換進入另一個腔室加壓，兩邊的腔室將持續重覆交替的壓送及吸液動作，利用此原理來完成流體的輸送。
因此珠閥部件如有磨損可能會造成泵浦輸送故障。
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二、珠閥部件磨損狀況分析
氣動雙隔膜泵浦中珠閥部件(#5~#10)是完成泵浦輸送非常重要的機構，關係到流體輸送的方向及輸送效率。珠閥部件磨損可能會導致泵浦性能下降(這時泵浦可能會繼續動作，但可能會出現動作頻率不規律且無法有效輸送流體的情況)或停機。以下是可能導致珠閥部件故障的常見狀況及原因分析：
(1)磨耗性固體顆粒：輸送的流體中含有較堅硬的物質，長期下來會導致珠閥部件磨損，珠罩、珠閥與珠座磨損嚴重時，珠閥可能會脫離原本的安裝位置或卡死，造成流體無法逆止或堵塞，導致泵浦輸送的異常。
(2)高壓狀態下運作：當泵浦處於高壓操作狀態時，珠閥部件可能因承受較高的流體壓力，會導致較容易產生損傷或變形的情況。
(3)輸送流體不適當：如果泵浦選用的珠閥部件材質與輸送流體的化學性質不適當，流體可能對珠閥部件產生腐蝕或沾粘附著而固化的情況。這將會對珠閥部件的材質造成損害，導致材料變質、變脆、變形或被侵蝕等。
(4)過熱或過冷：當泵浦的操作條件或環境，處在極端的溫度條件下時，亦須考慮珠閥部件材質的適用性。這些溫度變化可能會導致材料的膨脹、縮小或變質，從而影響其正常運作和使用壽命。
(5)過大顆粒或雜質：不同規格尺寸或設計的泵浦，都有其適用的顆粒大小限制。當吸入過大顆粒或雜質時，將導致珠閥部件卡死而無法正常運作，影響泵浦的吸力及輸送效能。
(6)流體沉積或固化：當流體中含有相對比重較大且會沉澱的物質，或是經過一段時間會產生固化特性的流體時，將可能導致珠閥部件因沉積物或流體固化，導致珠閥部件卡死而無法正常運作，致使泵浦無法正常輸送甚至故障卡機。
三、珠閥部件磨損改善方式
以下是針對珠閥部件常見故障原因的改善方式，選擇泵浦規格材質前，建議先確認流體與規格材質的適用性。如對於材質的選用上有疑慮，亦歡迎來電或E-mail洽詢業務，並附上輸送流體的化學特性等資訊，我們收到後且會盡快回覆您。
(1)磨耗性固體顆粒：當流體中含有較堅硬的物質時，可根據該物質特性，譬如硬度高或是表面粗糙度較尖銳之顆粒等，選用相對硬度更高或是韌性較佳之珠閥部件材質，來增加珠閥部件的使用壽命。
(2)高壓狀態下運作：在設定泵浦的操作條件時，建議以達到輸送流量需求的最低壓力下運作，可加裝氣壓調壓閥來控制入氣壓力，操作壓力越低的情況下，泵浦的使用壽命將可以明顯的提高更多。如流體有較高黏度或輸出壓力需求，也是建議在滿足條件下的最低壓力下運行即可。
(3)輸送流體不適當：選用珠閥部件材質時，應考慮流體的化學特性，譬如溶劑、酸鹼值或是沾黏附著特性等。選擇適用的珠閥部件材質，可有效的延長珠閥部件使用壽命並避免故障。
(4)過熱或過冷：選用珠閥部件材質時，如流體本身存在極高溫或是極低溫情況下，應選擇可以承受該溫度變化下的材質。如因環境條件的溫度變化導致，可以改善環境溫度或是適當的對流體溫度做調整後再進行泵浦輸送。
(5)過大顆粒或雜質：使用氣動隔膜泵浦輸送流體，建議於吸入端加裝適當孔徑大小(可參考不同泵浦規格的顆粒大小限制條件)的過濾器，避免過大顆粒或雜質吸入，導致泵浦珠閥部件故障。尤其流體桶槽如果是屬於開放式桶槽或空間，常會有木屑、塑膠袋、塑膠塊或菸蒂等垃圾吸入的情況，更強烈建議安裝。
(6)流體沉積或固化：當流體中含有相對比重較大且會沉澱的物質時，建議搭配攪拌器使顆粒能夠有效懸浮於流體中再進行輸送，並於泵浦輸送結束後，將泵室與珠閥部件內的流體排空並循環清洗內部，保持泵室及珠閥部件處於乾淨狀態。另如果流體會產生固化特性時，請於泵浦輸送結束後，使用溶劑循環清洗泵室及珠閥部件，直到流體已無殘留於泵室及珠閥部件內，再進行停機休息。
(7)定期更換耗材：當選用適當的珠閥材質後，某些流體條件下仍可能會持續對珠閥部件造成損耗，此時會建議觀察耗材更換頻率並根據更換頻率提早更換耗材，可避免產線上因泵浦臨時停機所造成的產線、物料及時間成本等損失。亦可避免因零件損壞而衍伸其他部位故障而增加維修成本。
四、珠罩、珠閥、珠座的材質介紹與應用
氣動雙隔膜泵浦的珠閥部件由珠座、珠罩和珠閥組成，通常會有不同材質製成，來適應不同的應用需求和流體特性。以下針對目前常見的珠閥部件材質及應用，做簡略的介紹：
🔸鋁合金：
鋁合金的主要優勢在於輕量、高強度和優越的耐腐蝕性能。
它通常用於珠罩的結構部件，以提供強大的支撐和耐用性。
鋁合金在一些應用中可以有效地處理腐蝕性較低的流體。
🔸不銹鋼：
不銹鋼是一種高度耐腐蝕的材料，具有優越的耐化學腐蝕性和耐高溫性。
它通常用於製造珠閥的重要部件，以確保流體的純潔和安全性。
不銹鋼常見於需要處理腐蝕性流體或高溫流體的應用中。
🔸聚丙烯(PP)：
聚丙烯是一種輕量且耐腐蝕的塑料材質，通常用於製造泵浦的珠座或其他流體接觸部件。
它對一些腐蝕性流體有較好的耐受性，但在處理特定高溫或強腐蝕性流體時可能不適用。
🔸聚乙烯(PE)：
聚乙烯為應用最廣泛的熱塑性塑膠材料，韌性強，絕緣性好，耐寒性良好，具有優良的耐衝擊性與抗酸鹼性能力。
🔸聚氨酯(PU)：
聚氨酯是介於橡膠與塑膠之間的化學材料，同時具有橡膠的彈性且擁有塑膠耐用的高強度。PU元素具有良好的物理與化學性質，材質的耐磨性佳、延伸度廣、抗張強度高、有透氣性。
🔸氯丁橡膠(Neoprene)：
耐熱性良好、耐燃性、耐酸鹼、耐磨耗及耐礦物油類及許多化學物甚佳。
🔸Santoprene®：
Santoprene®是一種熱塑性橡膠，具有優秀的彈性、耐磨損性和耐腐蝕性。
用於製造珠罩與珠座，增強有效的密封性能與耐磨性。
🔸PTFE：
PTFE是一種非粘附材質，使其在處理黏性流體時特別有用。它能夠防止流體附著在泵浦內部部件上，減少污垢和堵塞的風險。
PTFE對於許多化學物質和腐蝕性流體具有優異的耐受性，使其成為處理腐蝕性流體的理想選擇。
🔸電木：電木的特性是不吸水、不導電、耐高溫、強度高、表面堅硬，質脆易碎，多為不透明深色(棕色或黑色)，在熱水中不變軟，是一種絕佳的絕緣體。但不耐油和化學腐蝕。
選擇適當的材質取決於特定應用的要求，包括處理的流體性質、操作環境、溫度範圍和化學腐蝕性等因素。根據這些需求來選擇合適的材質，以確保泵浦在不同應用中能夠安全、可靠地運行。
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