IH125-100-200化工泵技術改造
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化工廠；南陽石蠟精細化工廠；河南石油勘探局鉆井工程公司）
摘 要：文章結合南陽石蠟精細化工廠IH125-100-200化工泵在生產運行中出現的問題，分析產生設備故障的原因，提出實施技術改造的相關措施，并取得很好的效果。（中石化河南油田分公司南陽石蠟精細化工廠；南陽石蠟精細化工廠；河南石油勘探局鉆井工程公司）
關鍵詞：化工；泵軸；軸承；故障；技術改造
一、問題的提出
南陽石蠟精細化工廠動力車間水處理裝置三臺IH125-100-200化工泵，自1993年底投入運行，運行中三臺泵經常出現軸承壓蓋漏油、振動大、軸承損壞、主軸軸頭斷裂等故障。多次與制造廠家溝通，從設備安裝、檢修、操作等技術要求檢測結果顯示，都在質量標準內。后來由于又建了一套裝置，該泵就沒有連續運行，但故障也時有發生。2009年，廠技術擴能，為了滿足生產需要，這三臺泵擔負整個水處理系統輸送處理水的任務，由于該泵反復出現的故障使生產裝置波動很大，廠機動部門、生產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、反復出現這些故障，請油田設計院反復論證測算得出如下結論：（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計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荷、葉輪和泵軸的質量以及聯軸節和驅動系統產生的負荷。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。在軸承試圖將摩擦降到Z低的同時，軸承經常承受著較高的軸向負荷、臨界潤滑、極高的運行溫度和振動。如果這些因素不加以控制，就會產生功率損耗、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顯著地影響軸承的使用壽命和可靠性，從而又會影響泵的使用壽命和可靠性。所以，首先需要在軸承預期的改造運行環境情況下評估軸承(類型、結構和布局)。設計院建議對工藝上存在的缺陷進行改造或換泵保證裝置和泵的安全穩定運行。對此，機動部門結合生產車間經過論證，認為工藝改造、換泵費用高，工作量大，同時也影響正常生產，針對出現的機械故障特征，成立攻關小組，嘗試通過對泵的技術改造來提高泵的運行效率。
三、改造措施
（一）改進軸承結構
將該泵原設計安裝在軸上的兩套深溝球軸承，靠泵側改為一套圓柱滾子軸承，電機側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，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。這樣改變軸承結構的形式提高軸承的承載能力以適應泵對工藝、工況的要求。
（二）改造后的尺寸
因為軸頭螺紋直徑設計較細，導致設備運行時泵軸軸頭承載力弱，經測算已接近強度極限，運行時若出現較大載荷，就會出現軸頭斷裂，故將原設計泵軸的軸套螺紋尺寸，由原來的M16×1.5mm改為M27×1.5mm以增加軸頭的強度和剛度，使其能承受較大載荷。
（三）改造軸承箱內軸承定位位置
在不改變原軸承箱的長度、外徑尺寸的情況下，在軸承箱內兩端定位軸承的位置處各切削一個槽，裝置卡簧，以定位軸承在 軸承箱內軸向位置尺寸。在裝配時，調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，機泵長時間運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入軸承箱機油乳化，損壞軸承。
螺旋密封是利用螺旋力阻止潤滑油外泄實現密封效果的。根據軸的旋向，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，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。但這時軸必須只按一個方向旋轉，以把欲向外流失的潤滑油借螺旋力輸送回到軸承箱內。
（五）改變部分配件材質
把軸向固定軸套、葉輪的鍵，由普通材質提升為不銹鋼材質，防止因鍵腐蝕造成的軸套、葉輪松動，而導致密封失效和振動。
（六）優化聯軸器結構和性能
老式的膠圈式聯軸器，膠圈容易老化、磨損，引起振動，故改造為法蘭雙膜片聯軸器。因為膜片聯軸器靠膜片的彈性變形來補償所聯軸的相對位移，是一種高性能的金屬強元件撓性聯軸器。雙膜片聯軸器可以同時曲向不同的方向，補償偏心、緩蝕和吸收外來振動。膜片本身很薄，所以當相對位移載荷產生時，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。聯軸器找同心時把對中指標控制在0.05m內，以確保該泵工作的穩定性。
四、改造效果
通過以上幾個方面的改進和實施，該項目于2010年2月完成臺設備的改造內容，改造完成后，調試各部件參數和試用驗收。在各項性能、技術參數達到標準和要求的前提下，交付車間立即投用。經過4個月運行，設備性能、機械耐用度等各項指標良好。于是又在2010年7月對其他2臺同類型泵進行改造，運行7個月，只對1臺更換過一次機械密封。總之沒有再發生上述故障，設備運行平穩，安全可靠，完全符合工藝指標和滿足裝置生產的需要。改造取得了非常好的效果，達到預期的目的。
［參考文獻］
［1］［德］FAC Kuge Ifischer AG.滾動軸承安裝設計［M］.李晶賢,譯.北京:機械工業出版社,2004.
［2］煉油廠設備檢修手冊編寫組.煉油廠設備檢修手冊［M］.北京:石油工業出版社,1979.
來源：《沿海企業與科技》