立式長(zhǎng)軸泵改造分析

李子君

摘 要：立式長(zhǎng)軸泵屬于一種離心泵，采用立式安裝，該系列泵結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，啟動(dòng)前無(wú)需灌泵或抽真空，占用面積小，工作效率高。文章介紹了立式長(zhǎng)軸泵在實(shí)際應(yīng)用中的特點(diǎn)及不足，針對(duì)長(zhǎng)軸泵的結(jié)構(gòu)形式及存在的問(wèn)題提出了改進(jìn)措施，從而降低了設(shè)備的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及維修成本。

關(guān)鍵詞：立式長(zhǎng)軸泵；改進(jìn)；支撐

前言

我廠所用的長(zhǎng)軸泵主要為防汛所用，主要承擔(dān)夏季廠區(qū)內(nèi)雨水外排任務(wù)。由于該泵當(dāng)時(shí)的選型和生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)及安裝不合理，在使用過(guò)程中頻繁出現(xiàn)振動(dòng)大，泄漏及流量不足等狀況。因該泵安裝在下沉式泵房?jī)?nèi)導(dǎo)致該泵存在維修難度大，維修成本高，施工周期長(zhǎng)等問(wèn)題。為從根本上解決該問(wèn)題，決定改造泵的結(jié)構(gòu)形式，更換并加固部分零部件的材質(zhì)，以提高設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，降低廠區(qū)夏季內(nèi)澇的風(fēng)險(xiǎn)。

1 立式長(zhǎng)軸泵的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

1.1 泵的組成

立式長(zhǎng)軸泵由葉輪、導(dǎo)向軸承、軸、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器等組成其轉(zhuǎn)動(dòng)部分，由吸入喇叭、導(dǎo)葉體、葉輪室、軸承座等組成。泵的出口彎管與排水管路相連接。

該立式長(zhǎng)軸泵的安裝形式為濕式安裝，泵下部浸沒(méi)在吸水池中。泵的導(dǎo)向軸承采用外接冷卻水潤(rùn)滑，軸向密封采用填料密封，泵的抽送介質(zhì)為清潔水，所以介質(zhì)本身也能起到自潤(rùn)滑的作用。葉輪為開(kāi)式、單吸結(jié)構(gòu)，導(dǎo)葉體內(nèi)裝有一個(gè)導(dǎo)軸承，主要將從葉輪流出的液流收集并經(jīng)外接管導(dǎo)向吐出彎管。

1.2 立式長(zhǎng)軸泵的特點(diǎn)

（1）導(dǎo)向軸承采用外接供水結(jié)構(gòu)對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，對(duì)旋轉(zhuǎn)部件起到保護(hù)作用，改善了軸承的運(yùn)行環(huán)境，提高了軸承的使用壽命；（2）立式長(zhǎng)軸泵效率高、節(jié)能效果明顯；缺點(diǎn)是泵軸過(guò)長(zhǎng)致使導(dǎo)軸承易磨損，如果導(dǎo)軸承過(guò)大會(huì)造成機(jī)組的擺度增大，振動(dòng)加劇，甚至可損壞葉輪。另一方面當(dāng)導(dǎo)向軸承的磨損達(dá)到一定的程度以后如不進(jìn)行及時(shí)的維修或更換甚至?xí)?duì)軸造成損傷。

2 原因分析

2.1 安裝問(wèn)題

因該泵為長(zhǎng)軸泵，泵的驅(qū)動(dòng)端電機(jī)在泵房?jī)?nèi)而泵體在泵房的下方，電機(jī)到泵體共有3根軸聯(lián)接組成，如果安裝的過(guò)程中出現(xiàn)偏差，那么在運(yùn)行時(shí)就會(huì)造成泵軸的擺動(dòng)增加，并加大對(duì)導(dǎo)向軸承的磨損從而導(dǎo)致填料密封的泄漏和振動(dòng)的增加。

2.2 設(shè)計(jì)問(wèn)題

泵的中間軸所處軸承固定在泵房的鋼結(jié)構(gòu)上（見(jiàn)圖1），而非水泥基礎(chǔ)。支撐型式屬于撓性支撐，當(dāng)泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)中間聯(lián)軸器的軸承會(huì)隨軸擺動(dòng)，因中間軸的支撐點(diǎn)沒(méi)有起到吸收振動(dòng)的作用，導(dǎo)致振動(dòng)由上至下的擺幅逐漸加大，從而加速對(duì)滑動(dòng)軸承的磨損，并減少管道軸承的壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至影響到設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題

該泵從安裝到運(yùn)行期間多次出現(xiàn)葉輪斷裂，導(dǎo)向軸承短時(shí)間內(nèi)磨損的情況，通過(guò)維修發(fā)現(xiàn)，泵的導(dǎo)向軸承材質(zhì)為聚四氟材質(zhì)，耐磨性差，且該泵的形式為長(zhǎng)軸泵，在運(yùn)行過(guò)程中泵軸存在擺動(dòng)，從而會(huì)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)軸承造成周期性的磨損，隨著軸承間隙的增加泵軸的擺幅也隨之增大兩種現(xiàn)象交替往復(fù)使導(dǎo)向軸承在短時(shí)間內(nèi)急速的磨損，從而造成設(shè)備的泄露和振幅增大。

3 立式長(zhǎng)軸泵的改造

3.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

首先要解決的是泵中間軸的支撐問(wèn)題，因支撐軸承安裝于現(xiàn)場(chǎng)的鋼結(jié)構(gòu)之上而且會(huì)隨著軸的擺幅移動(dòng)，需加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的牢固性，在原基礎(chǔ)上增設(shè)一支撐筒體（圖2）并將形式改為上下雙軸承支撐，座于泵體結(jié)構(gòu)之上。該種形式提高了水泵的穩(wěn)定性，使泵軸在每一階段都有軸承對(duì)其起到支撐固定的作用，從而降低了擺動(dòng)的幅度。

3.2 材質(zhì)上的改進(jìn)

導(dǎo)軸承是長(zhǎng)軸承的關(guān)鍵部件，起著承受水泵轉(zhuǎn)動(dòng)件的徑向力并支撐轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，所以導(dǎo)軸承的耐久性和可靠性是十分必要的以保證設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生突然破壞或失效的情況。因此，選擇合適的導(dǎo)軸承材料、合理的導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。導(dǎo)向軸承的磨損主要有兩方面原因：其一是介質(zhì)本身的顆粒物較多，使泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中夾雜著大量的雜質(zhì)，從而對(duì)軸承造成磨損。因該泵為雨水泵，介質(zhì)的清潔度較高而且有外部的清潔水作潤(rùn)滑，所以顆粒物磨損的可能性較小。第二種磨損為軸磨損即泵軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)導(dǎo)軸承造成的磨損，該種情況通常為導(dǎo)向軸承的材質(zhì)耐磨性不足導(dǎo)致，導(dǎo)軸承材料硬度的選擇極為重要，要求除了具備較高的耐磨性外又不能傷軸，如果導(dǎo)軸承的材質(zhì)硬度過(guò)高而磨損了泵軸，則是舍本逐末，得不償失了。因此為了兩者兼顧，經(jīng)過(guò)多番的比較和相關(guān)資料的查找最終選定了賽龍作為替代現(xiàn)有的滑動(dòng)軸承，賽龍由加拿大賽龍軸承公司研制，是一種樹(shù)脂聚合物類的非金屬?gòu)椥暂S承材料，該材質(zhì)的特點(diǎn)為耐磨性好，大約為銅的100倍、摩擦系數(shù)低、彈性好并具備一定的自潤(rùn)滑功能。

3.3 聯(lián)軸部件的改進(jìn)

原聯(lián)軸器的連接件采用星型彈性聯(lián)軸器（見(jiàn)圖1）在運(yùn)行過(guò)程中頻繁出現(xiàn)損壞且晃動(dòng)量較大，為了更有效的傳遞扭矩和保持同軸度，采用哈夫節(jié)夾套式聯(lián)軸器（見(jiàn)圖2）取代現(xiàn)有的星型聯(lián)軸器，并在兩軸之間安裝聯(lián)接卡環(huán)，連接卡環(huán)在哈夫節(jié)夾套的內(nèi)部，作用是連接分段的泵軸，外面的夾套用于修正連接軸的同心度。采用哈夫節(jié)式聯(lián)軸器不但保證了泵軸在運(yùn)行中的同軸度，而且拆裝方便，損壞率低，極大的提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性并降低了維護(hù)成本。

4 改進(jìn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)泵軸支撐結(jié)構(gòu)的改造，滑動(dòng)軸承的升級(jí)和連接部件的改進(jìn)，該臺(tái)立式長(zhǎng)軸泵的振動(dòng)值由原來(lái)的18？滋m/s降低到4？滋m/s，運(yùn)行效果十分理想，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的立式長(zhǎng)軸泵經(jīng)過(guò)將近一年的運(yùn)行，沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重的故障情況，極大的提升了設(shè)備的穩(wěn)定性，降低了設(shè)備的維護(hù)成本和備件成本，雖然整個(gè)改造工程需要一定的資金投入但對(duì)公司生產(chǎn)穩(wěn)定性的提高及日后維護(hù)及維修量的減少其長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益還是十分明顯的。因此，此項(xiàng)技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域有一定的推廣和借鑒價(jià)值。

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