化工泵的维护与技术改造策略探微

2022-02-06李俊杰

大众标准化 2022年11期

关键词：联轴器底座叶轮

李俊杰

（上海熊猫机械（集团）有限公司，上海 201799）

化工泵的应用不仅满足了不同化工生产的需要，而且对化工生产操作人员的健康和安全起着重要作用。化工泵在工业生产中，由于受到许多内外因素的影响，经常出现各种问题。因此，有必要结合现场要求对化工泵进行手动维修保养，甚至进行技术改造。

1 化工泵的日常维护措施分析

1.1 化工生产过程中的维护

1.1.1 润滑方面

在化工泵进行日常维护工作及运转检修过程中，由于有各种的原因，就极有可能造成有毒的化学工业介质或含有其他危险物质，进入到油箱泵内部，致使油箱化工泵系统不能保证正常工作。所以应每月依据相关规定为化工泵轴承进行换油，这样做的原因还在于泵体在日常工作运行过程中，会因磨损产生大量异物，并将随之进入油桶内，所以泵要按规定经常保养换新油。

在厦门某公司海水淡化项目中，设备满足停机时维护，可以顺利排空残液体，且不污染现场环境。泵体设计满足水压1.5倍设计压力；性能测试、运转测试（含振动、噪音等）等符合ISO51991B，电机配置非标-绝热轴承L27、防腐处理W88+外部接地H04（只有1只）+SKF轴承L80+防潮加热带Q04+标准排水孔H03；不拆除联轴器现场可以盘车，开机前验证联轴器是否盘动顺畅，连接管路后，调整联轴器时，满足调整电机侧而不用垫平泵头侧。

项目技术难点：油漆附着力符合ISO1级或ASTM4B，油漆厚度大，常规喷漆无法满足附着力要求，同时容易产生油漆剥落、起皮等现象；端吸泵常规设计，需要移除电机或者后拉电机，拆除联轴器后，拆除轴承体才能拆除轴承，如果维修机封则需要在维护轴承的基础上进一步拆除泵盖才能维保机封。而本项目客户需要不拆除电机甚至不移动电机满足现场维保；客户要求产品具备排残和泄漏时不污染现场环境，此对产品密封性能、底座密封和收集残液以及所有冲洗管理密封能力要求严格；客户要求现场调试，调平机组不能垫泵头，只能调整电机。

解决方案：根据喷漆特性，所有喷漆零件在喷底漆前，表面喷丸Sa2.5级，在2 h内喷涂环氧富锌2层，每层厚度80 μm，保证富锌底漆厚度，充分保证零件的防腐性能。待油漆干后，按照如下方法检测附着力：随机选择15个参考区域进行干膜厚检测并做好记录，最少测量次数为每平方米20点，每批次生产时做样板3件（150*150*20/25）进行附着力测试，A/B断裂（涂层与底材间附着被破坏）最小5 MPa，附着力测试每周不少于2次测试以保证附着力；常规产品采用加长段膜片联轴器，加长段带来成本上升以及加长轴向安装距离，要求客户现场具备更大的空间。本项目设计新的底座结构，改变常规底座电机调整螺栓的设计，由常规的顶丝板焊接在底座上改为通过螺纹连接在地板上。这种新型设计的好处是，维保水泵时，产出电机出紧固件以及一侧顶丝板，另外一侧调整螺栓顶动电机倾斜一定角度，保证电机轴与泵轴之间倾斜的角度可以顺利拆除轴承体以及泵盖。完成轴承、机封等易损件的现场维护；改变常规设计丝堵用密封胶或者生胶带密封的情况，采用G螺纹，堵头也用G螺纹以及密封垫进行密封，避免因螺纹密封胶或者生胶带因人为操作带来的问题。同时底座按照工业设计标准API610，在放水丝堵以及机封压盖范围内设置接液盘，保证维修或者泄漏时，液体收集在底座接液盘内。接液盘设计DN25的排残管，现场设计管路，将接液盘内废水及时排至固定废水收集点。冲洗管连接处采用快速接头+密封垫的形式，提高密封可靠性；设计泵体时，泵体地脚到法兰中心线高度根据电机中心高，设计高度正公差，底座电机安装平面和泵头安装平面高度根据泵头与电机中心高关系设置公差，当泵中心高高于电机中心高，将高度差的公差设置为正公差，当泵中心高低于电机中心高，将高度差的公差设置为负公差，从根本上保证调整机组中心时，需要垫平电机侧。当实验做完后，将电机底部垫垫平垫片，保证电机侧轴中心高于泵中心0.3 mm，（此时调整垫片在每个电机底脚处为3片，每片厚度为0.1 mm）客户现场安装管路后，当管路重量部分施加到泵头，泵侧中心高会降低，这样如果电机侧中心高高于泵头，调整时仅需要抽出每个电机底脚处的垫片进行联轴器对中调平。

项目成效：项目顺利通过第三方厂家，油漆附着力、底座结构等满足项目要求。

1.1.2 化工泵机组问题

在菲律宾某电厂燃煤机组工程-汽机专业辅助泵机组设计中，由于使用环境为海洋性环境，产品需要符合C5-M防腐等级标准。产品震动噪声要求严格，要求泵运转噪声不超85 dB，同时需要配置震动探测仪器。火电厂应用工况同时要求产品适用介质温度、介质中杂质。除泵外还需要配置泵组和现场安装的附件，如ASTM标准法兰反法兰及紧固件；排水处和密封泄漏处配排水阀；压力表以及焊接承台以及二阀组等附件。零部件材质符合美标材质要求，运输为海运，包装符合海运防腐标准，产品出场需附带产品安装细则、安装调试说明等要求。性能方面要求产品性能测试符合1U标准（流量扬程、流量效率曲线无负偏差）。

该项目的项目技术难点：噪声不超90 dB，常规设计难易满足噪声测试要求；介质含有杂质，常规泵配置机封易磨损，产生泄露风险；介质温度高，机封散热不便，使用寿命短；高速运转工况，转子不平衡量易造成机组震动；主要部件（叶轮、泵体、泵盖、轴承体等）要求美标材质，常规铸件材质不满足。

解决方案：电机非标设计，电机机壳内侧附带隔音设施，减少电机机械噪音，水泵进口设置导流板，减少进口液体冲击，降低液流冲击时的噪声；在设备进口设置篮式过滤器，目数根据客户提供介质杂质颗粒情况设置，过小的颗粒则通过机械设计合理设置耐磨换与叶轮间隙，保证颗粒的通过率，同时在叶轮环口处采用渗氮工艺加大叶轮硬度，提升耐磨性。除此外机封采用合理冲洗方式（见方案3），保证清洁水及时冲洗机封摩擦副，带走固体颗粒，避免颗粒在摩擦副附件堆积，造成机封磨损；机封采用Plan41冲洗，悬液分离器与换热器结合使用，即保证分离固体颗粒又保证冷水冲洗机封腔及时带走热量，冷却机封；整体转子做动平衡（叶轮、叶轮螺母、机封、轴、联轴器等装配成部件），转子动平衡标准加严，验收标准为G2.5，减小因转子不平衡量带来的震动。同时底座由常规型材焊接变为铸造，提升整体刚度。

项目成效：顺利通过第三方验收，满足客户各种非标需求，顺利交付产品，项目金额为340万元。

1.2 化工泵停运时的维护

一是化工泵在停运过程中应定期检查和维护；二是应将长期停用的化工泵拆开检测；三是对化工泵内需绝缘的介质进行必要的加热保温，同时对化工泵内的润滑油进行定期维护。检查以确保化工泵可以随时进入工作状态；最后，对于不经常运转的化工泵，应将泵内的液体引出，停用的化工泵泵体应定期清洗，同时防止化工泵轴与轴承发生粘连。

2 化工泵的技术改造策略

2.1 化工泵轴承的多级技术改造

化工泵轴套的整体安装或改造设计首先是要考虑充分保证在整个转子轴承体内的叶轮运行转动时轴承的可靠性。轴体支架的左右轴两端都用整个轴承体进行支撑，并全部垂直的置于整个叶轮轴承体中心线平面上，两端轴均已安装好了轴封装置，轴承体支架由主油泵和自带机油的主转子油泵分别直接进行供给和循环油封来实现润滑。轴体被预先封装好固定安装在每个主泵叶轮轴的叶轮最外前端轴和叶轮最尾端的轴中心位置。然后再根据设计需要把这些叶轮串联装在轴体上。

在工业版双吸泵设计中，常规产品为供水或者空调冷却水应用场所居多。为化工流程工艺用双吸泵进行了改型设计，将原来配置更换为不锈钢，对原有设计叶轮、泵体配合部分进行了新设计避免因为同材质配合导致的干涉。升级了轴承体，同时设计plan21、Plan23等工业冲洗管路。根据加长段联轴器重新设计底座且底座带接液盘以及排残阀。

项目技术难点：叶轮与耐磨换均为不锈钢材质，同种材质配合易卡死；冲洗方案较常规配置负责，仪器仪表多；设计需要考虑立式安装，大泵底部滑动轴承使用寿命短，维修困难，需要拆转子。

解决方案：将旋转间隙增大适应同种材质配合，提升转子平衡精度。叶轮耐磨环配合处，沿圆周方向设置深度0.5mm的旋转槽，保证回流不加大的前提下，减小相互工作面积。提高叶轮耐磨环环口出的硬度；结合API682以及以前端吸泵的工业设计经验设置管路冲洗装置选择合适两成的温度表、二阀组、悬液分离器和冷却装置等，保证设计满足标准和使用要求；首先设计上将大泵底部滑动轴承更换为和卧式泵相同的球轴承，增加轴承的受力能力，同时将轴承体沿圆周方向设置顶丝孔，立式底座在顶丝孔处设置开窗，配合专有工具，将原来沿轴向顶死拆除轴承体的方式，改为径向工装搬动顶丝螺栓，拆除轴承体，解决轴承拆除困难。

项目成效：设计经验证，拆卸方便，运行稳定。

2.2 高转速化工泵的技术改造

化学泵转速的技术改造是为了满足化学泵的增长性能。化学泵的增长性能与化学生产的高效发展密不可分。高速化学泵的技术改造主要是将增长器添加到化学泵的轴承上，以提高化学泵的运行速度。首先，将增长器的高速轴连接到化学泵的轴承上，将化学泵的轴承转换为端推轴承和块滑动轴承；其次，将化学泵轴承的轴密封转换为机械密封，将增长器的齿轮转换为渐进线齿轮；最后，减少流体水室多锥扩散管之间的管间隙，增加流体水室的空间，有利于完成化学泵的转速。

2.3 低温化工泵的技术改造

在对化工泵系统进行工艺技术改造的过程中，对于低温化工泵进行的改造措施主要就是为了能达到最有效安全的措施，可以控制高温低压化工泵的腐蚀与外泄问题，从而有效保证化工泵轴承部件能够长期正常的运作和安全生产。对于低温化工泵的技术与改造的方案来说，分别设置油封和液封之间的中间体，中间充满惰性气体；如果输送易燃易爆液化气体，扩大间隙，用无碳金属材料替换材料，也可以使用聚合物材料，也需要在液相轴密封上打开，方便蒸发后气体排放。在泵的进出口管道上设置膨胀段，以补偿泵。轴密封的机械密封被波纹管弹簧取代，以取代原橡胶O形圈。