探讨脱气塔釜泵断轴的产生及处理策略

来源:用户上传      作者:

　　摘要：随着我国科学技术的发展，各种技术逐步在工业制造领域中应用，使得工业的生产效率大幅度提升。现代设备充分利用电气自动化技术已经基本实现现场运作的自动化，在未来还会朝着智能化发展。在大型工业操作现场已经基本脱离体力劳作，都会采用大型的设备工作，减少人力成本，提高生产效率。现在工业的工作者都是维修者居多，用来检修大型设备。本文主要研究脱气塔釜泵断轴的产生原因，并分析处理措施。
　　关键词：脱气塔;釜泵断轴问题;产生原因;处理措施
　　
　　脱气塔是一种除碳器，其主要功能是利用风力吹脱液体中的二氧化碳，减少液体对锅炉的腐蚀作用，目前被大量应用在工业领域中，且当脱气塔作为曝光装置时会大量减少电能的使用。如果脱气塔出现故障会导致恶劣的影响，所以应该注意对该设备的检修管理。脱气塔内含有釜泵，釜泵如果出现问题会直接导致脱气塔无法正常工作，还会影响整个生产车间的生产进度。釜泵使用一段时间后容易出现断轴现象，应该找出断轴原因，分析解决措施。
　　一、脱气塔釜泵概述
　　脱气塔的主要功能就是作为除碳设备和曝光设备，当作为除碳设备出现时是为避免锅炉被碳酸腐蚀，提前将液体中的二氧化碳清除，主要被放置在阳离子交换器或者反渗透装置之后。当作为曝光设备出现时，是对铁、锰进行氧化处理，放置在铁锰过滤器之前，提高铁锰过滤器的过滤效果。脱气塔作为曝光装置存在时有利于节约电能，增大氧化效果。脱气塔的主要结构为圆柱形塔式结构，其中脱气塔内部有一个釜泵，这是整个装置最重要的组成部分，为整个环节提供动力来源。
　　二、脱气塔釜泵断轴产生原因分析
　　当脱气塔使用一段时间段后，釜泵都会容易出现断轴现象，其主要表现为轴承箱内震动幅度大且伴有杂音。如果设备出现该种现象，检修人员拆卸设备会发现已经出现断轴。大部分的釜泵断轴的断裂面都十分整齐，经过一段时间的分析可以发现其轴承断裂是由于径向剪切或者是径向弯曲变形导致的。通过以上分析原因大致有四点，第一点是轴承的强度不足，本身具有一定的质量问题，导致在正常运转时无法承受径向应力或无法承受其生产强度导致径向断裂。第二点是泵的整体设计结构并不合理，釜泵的整体受力结构不平衡，导致釜泵轴承断裂。第三点是由于釜泵轴承径向应力过大，导致在正常运转时发生物理形变。第四点是由于轴承的质量出现问题，在热处理过程中生产工人操作不当导致轴承出现质量问题。以上几点均为猜测，需要进一步排查，继续分析验证轴承断裂的原因。
　　经过实验分析，当釜泵的实际流动量大于额定流动量时会导致泵内的叶轮一侧受力过大，进一步导致轴承的一侧受力偏大，经过一段时间的发展，轴承因为无法承受超强的弯曲应力会发生形变直至断裂。发生断裂的原因还有轴承的轴肩处未作任何圆角处理，导致轴承应力集中在该处直接导致轴承断裂。
　　三、釜泵断轴处理措施及预防
　　（一）扩大平衡孔径
　　经过一番计算，发现釜泵的轴向力为12309.7N，其远超釜泵的承受范围，可以通过扩大平衡孔孔径这一方法增强轴承的承受能力。目前，我国大部分的企业都会采用这一方法增强釜泵的性能。并且根据我国现有对此部分的分析研究可以得知，口环间隙面积占据平衡孔总面积的1/8至1/5为最佳性能，就可以提高釜泵的可承受轴向力，使轴承的性能变好。目前平衡总面积和口环间隙面积比例数值的计算方式如下：
　　平衡总面积：S1=1/4πd2bz=1/4×3.14×132×3=397.995mm2;
　　口环间隙面积：S2=1/4π（D21-D22）
　　=1/4×3.14×（150.82-1502）
　　=188.902mm2。
　　该式中：D1为壳体的口环直径，单位为mm;D2为叶轮口环直径，单位为mm。
　　口环间隙面积与平衡总面积的比例为：S2/S1=188.902/397.995=0.474，经过计算得知，目前的口环间隙面积与平衡孔总面积的比值不在最佳性能的要求比值范围内。因为其口环间隙面积是受到壳体口环直径和叶轮口环直径的限制，其面积是不变的，所以应该扩大平衡孔的孔径，使其比例可以达到最佳值的范围。如果按照口环间隙面积占据平衡孔总面积的1/5来计算，平衡孔总面积应为S=5S2=5×188.902=944.51mm2，已知面积公式为S1=1/4πd2bz，经计算d=20.02mm。目前实际的平衡孔孔径为13mm。经过分析可得，可将其孔径由13mm扩张至20mm。通过这一操作可以降低釜泵的实际流量，也可以对泵总体的轴向力进行控制，使其轴承保持平衡状态。
　　（二）改变泵轴关键部位设计
　　通过上述分析，轴承断裂是由于实际流量过大，轴承一侧应力过大且轴肩处未做任何处理造成应力集中的现象导致轴承断裂。所以维修人员可以改变轴承的内部构造，对其关键部位做部分处理，增强釜泵轴承的性能。釜泵轴承的轴肩位未做圆角处理，导致应力集中，所以可以将此改为倒圆角设计，使应力重新分散，不再集中，增强应力的性能。
　　四、结语
　　脱气塔釜泵在生产流程中十分重要，如果設备质量不过关可能会影响工业生产进度，降低生产效率，所以应该增强其釜泵的质量，让其在生产中平稳运转。经过本文分析可知，其釜泵轴承断裂是由于其泵内实际流量大于额定流量，导致叶轮一侧应力过大，轴承不平衡，也受到较强的形变力的影响，造成轴承易断裂，维修人员可以通过扩大平衡孔径的方式解决，除此之外，还可以改变轴承轴肩部的设计，将其部位变为倒圆角设计，分散轴向力，提高设备性能。
　　参考文献：
　　[1]文全国，周姣容，王峰.脱气塔釜泵断轴原因分析及应对措施[J].石油化工设备技术，2018，39（02）：21-25+6.
　　[2]王鹏，范洪明，颜岩.AP1000核电厂脱气塔真空泵运行特性研究[J].真空科学与技术学报，2017，37（04）：369-371.
　　[3]胡茜茜，王若莉，赵公奇，等.油田地面工程脱气塔配管安装分析[J].石油和化工设备，2016，19（11）：37-40.
　　[4]吴晓霞，文全国，王春笋.塔釜泵振动大原因分析及处理[J].设备管理与维修，2016，（09）：33-34.
　　作者简介：孟鹏帅（1993-），男，汉族，陕西咸阳人，本科，助理工程师，研究方向：化工工艺技术。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15106074.htm