由于隔膜泵运输扬程长、流量小,而且能够用来运输含磨砺性颗粒物和粘度高、腐蚀性大等危险液体的特点,使其成为全球工业界的重要动力设备。作为汽轮机组配套用的锅炉加药计量泵——隔膜泵,其连续运行时间的长短直接影响到机组设备的安全运行。常规往复式隔膜泵,其输送压力一般为10兆帕左右,用于常规锅炉加药,而大型电站尤其是超临界机组电厂的加药压力一般为24兆帕,最高时能达到25兆帕,该类高压隔膜计量泵在实际使用过程中,其膜片的工作部位极易发生变形撕裂问题,进而造成漏浆事故,影响机组正常运行。为了适应超临界汽轮机组配套设备隔膜泵的可靠性与安全性,对传统隔膜泵的平板膜片建立数学模型,并利用ANSYS仿真软件进行数学模拟,对模拟结果的分析表明,平板膜片的固定处内缘和中心区域外缘是隔膜片应力和形变量较大的两处危险部位。针对膜片应力分布不均和应力集中的情况,设计出一种新型(异形)膜片,对设计的新型膜片的厚度与尺寸参数进行优化,根据新型膜片ANSYS仿真分析的结果,最终总结得到膜片结构参数的变量值,优化设计了新型膜片的结构尺寸,确定新型膜片的设计尺寸。新型膜片的设计结构改善了膜片应力集中的情况,考虑影响膜片疲劳寿命的要素,以及氯丁二烯橡胶材料的S-N曲线,将Workbench中针对膜片的有限元分析结果导入到ANSYS中,对优化后的新型膜片与传统膜片进行疲劳分析,最终结果表明新型膜片的疲劳寿命远远长于传统膜片的疲劳寿命验证了新型膜片结构的可靠性。