IH125-100-200化工泵技術(shù)改造

2012-03-29

作者：彭國平　彭夷南　張建民　白允
（中石化河南油田分公司南陽石蠟精細(xì)化工廠；南陽石蠟精細(xì)化工廠；河南石油勘探局鉆井工程公司）

　　摘　要：文章結(jié)合南陽石蠟精細(xì)化工廠IH125-100-200化工泵在生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，分析產(chǎn)生設(shè)備故障的原因，提出實(shí)施技術(shù)改造的相關(guān)措施，并取得很好的效果。
　　關(guān)鍵詞：化工；泵軸；軸承；故障；技術(shù)改造
　　一、問題的提出
　　南陽石蠟精細(xì)化工廠動(dòng)力車間水處理裝置三臺(tái)IH125-100-200化工泵，自1993年底投入運(yùn)行，運(yùn)行中三臺(tái)泵經(jīng)常出現(xiàn)軸承壓蓋漏油、振動(dòng)大、軸承損壞、主軸軸頭斷裂等故障。多次與制造廠家溝通，從設(shè)備安裝、檢修、操作等技術(shù)要求檢測結(jié)果顯示，都在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。后來由于又建了一套裝置，該泵就沒有連續(xù)運(yùn)行，但故障也時(shí)有發(fā)生。2009年，廠技術(shù)擴(kuò)能，為了滿足生產(chǎn)需要，這三臺(tái)泵擔(dān)負(fù)整個(gè)水處理系統(tǒng)輸送處理水的任務(wù)，由于該泵反復(fù)出現(xiàn)的故障使生產(chǎn)裝置波動(dòng)很大，廠機(jī)動(dòng)部門、生產(chǎn)車間開始重視此問題，尋找對策。
　　二、原因及分析
　　由于該泵連續(xù)、反復(fù)出現(xiàn)這些故障，請油田設(shè)計(jì)院反復(fù)論證測算得出如下結(jié)論：（1）該裝置工藝上有缺陷，制約泵的工況變化。（2）該泵軸的軸頭和軸承承載的載荷接近該泵設(shè)計(jì)承載載荷的極限邊緣。離心泵中的軸承可以支撐施加在葉輪上的液壓負(fù)荷、葉輪和泵軸的質(zhì)量以及聯(lián)軸節(jié)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)荷。軸承也能將泵軸的軸向和徑向偏差保持在葉輪和軸封所容許的范圍內(nèi)。在軸承試圖將摩擦降到Z低的同時(shí)，軸承經(jīng)常承受著較高的軸向負(fù)荷、臨界潤滑、極高的運(yùn)行溫度和振動(dòng)。如果這些因素不加以控制，就會(huì)產(chǎn)生功率損耗、熱量過大、噪音和磨損，使軸承提前損壞。所有這些影響因素會(huì)顯著地影響軸承的使用壽命和可靠性，從而又會(huì)影響泵的使用壽命和可靠性。所以，首先需要在軸承預(yù)期的改造運(yùn)行環(huán)境情況下評估軸承(類型、結(jié)構(gòu)和布局)。設(shè)計(jì)院建議對工藝上存在的缺陷進(jìn)行改造或換泵保證裝置和泵的安全穩(wěn)定運(yùn)行。對此，機(jī)動(dòng)部門結(jié)合生產(chǎn)車間經(jīng)過論證，認(rèn)為工藝改造、換泵費(fèi)用高，工作量大，同時(shí)也影響正常生產(chǎn)，針對出現(xiàn)的機(jī)械故障特征，成立攻關(guān)小組，嘗試通過對泵的技術(shù)改造來提高泵的運(yùn)行效率。
　　三、改造措施
　　（一）改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)
　　將該泵原設(shè)計(jì)安裝在軸上的兩套深溝球軸承，靠泵側(cè)改為一套圓柱滾子軸承，電機(jī)側(cè)為兩套角接觸球軸承，選用兩種軸承組合排列方式以提高軸向、徑向載荷或有較大軸向剛性時(shí)尤為適宜。角接觸球軸承（成對背靠背安裝）背靠背安裝承受的荷載和承載力矩Z大，軸向定位Z好；軸承安裝時(shí)，再在這對軸承軸上定位處切削一卡簧槽，裝卡簧給軸承在軸上軸向定位。這樣改變軸承結(jié)構(gòu)的形式提高軸承的承載能力以適應(yīng)泵對工藝、工況的要求。
　　（二）改造后的尺寸
　　因?yàn)檩S頭螺紋直徑設(shè)計(jì)較細(xì)，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時(shí)泵軸軸頭承載力弱，經(jīng)測算已接近強(qiáng)度極限，運(yùn)行時(shí)若出現(xiàn)較大載荷，就會(huì)出現(xiàn)軸頭斷裂，故將原設(shè)計(jì)泵軸的軸套螺紋尺寸，由原來的M16×1.5mm改為M27×1.5mm以增加軸頭的強(qiáng)度和剛度，使其能承受較大載荷。
　　（三）改造軸承箱內(nèi)軸承定位位置
　　在不改變原軸承箱的長度、外徑尺寸的情況下，在軸承箱內(nèi)兩端定位軸承的位置處各切削一個(gè)槽，裝置卡簧，以定位軸承在　　軸承箱內(nèi)軸向位置尺寸。在裝配時(shí)，調(diào)整好軸承箱壓蓋與軸承間的軸向間隙，保證軸承的靈活性。
　　（四）軸承壓蓋改造
　　把軸承兩端的壓蓋改為螺旋密封。因原軸承兩端壓蓋為骨架橡膠密封，機(jī)泵長時(shí)間運(yùn)行使骨架橡膠密封磨損、老化、失效，造成潤滑油外流或冷卻水進(jìn)入軸承箱機(jī)油乳化，損壞軸承。
　　螺旋密封是利用螺旋力阻止?jié)櫥屯庑箤?shí)現(xiàn)密封效果的。根據(jù)軸的旋向，螺旋密封可分為左旋和右旋，它同軸的配合間隙（直徑間隙）一般控制在0.25～0.30mm范圍內(nèi)，這對使用潤滑油的軸承來說，在軸承壓蓋上車削出螺旋式送油槽可有效防止油外流。但這時(shí)軸必須只按一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，以把欲向外流失的潤滑油借螺旋力輸送回到軸承箱內(nèi)。
　　（五）改變部分配件材質(zhì)
　　把軸向固定軸套、葉輪的鍵，由普通材質(zhì)提升為不銹鋼材質(zhì)，防止因鍵腐蝕造成的軸套、葉輪松動(dòng)，而導(dǎo)致密封失效和振動(dòng)。
　　（六）優(yōu)化聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和性能
　　老式的膠圈式聯(lián)軸器，膠圈容易老化、磨損，引起振動(dòng)，故改造為法蘭雙膜片聯(lián)軸器。因?yàn)槟て?lián)軸器靠膜片的彈性變形來補(bǔ)償所聯(lián)軸的相對位移，是一種高性能的金屬強(qiáng)元件撓性聯(lián)軸器。雙膜片聯(lián)軸器可以同時(shí)曲向不同的方向，補(bǔ)償偏心、緩蝕和吸收外來振動(dòng)。膜片本身很薄，所以當(dāng)相對位移載荷產(chǎn)生時(shí)，它很容易彎曲，可以承受1.5度的偏差，膜片具有很好的扭矩剛性，使用壽命長。聯(lián)軸器找同心時(shí)把對中指標(biāo)控制在0.05m內(nèi)，以確保該泵工作的穩(wěn)定性。
　　四、改造效果
　　通過以上幾個(gè)方面的改進(jìn)和實(shí)施，該項(xiàng)目于2010年2月完成臺(tái)設(shè)備的改造內(nèi)容，改造完成后，調(diào)試各部件參數(shù)和試用驗(yàn)收。在各項(xiàng)性能、技術(shù)參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和要求的前提下，交付車間立即投用。經(jīng)過4個(gè)月運(yùn)行，設(shè)備性能、機(jī)械耐用度等各項(xiàng)指標(biāo)良好。于是又在2010年7月對其他2臺(tái)同類型泵進(jìn)行改造，運(yùn)行7個(gè)月，只對1臺(tái)更換過一次機(jī)械密封。總之沒有再發(fā)生上述故障，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，安全可靠，完全符合工藝指標(biāo)和滿足裝置生產(chǎn)的需要。改造取得了非常好的效果，達(dá)到預(yù)期的目的。
　　［參考文獻(xiàn)］
　　［1］［德］FAC Kuge Ifischer AG.滾動(dòng)軸承安裝設(shè)計(jì)［M］.李晶賢,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.
　　［2］煉油廠設(shè)備檢修手冊編寫組.煉油廠設(shè)備檢修手冊［M］.北京:石油工業(yè)出版社,1979.

來源：《沿海企業(yè)與科技》