锥体型液环真空泵的结构分析及检修对策

  锥体型液环真空泵的结构分析及检修对策锥体型液环真空泵的结构分析及检修对策 安全运作专题 SecurityerationSpecial 结构分析及检修对策 中石化仪征化纤股份公司设备管理部(江苏211900)龚天寿 【摘要l..锥体型液环真空泵与平面型液环泵相比在抽气能力,节约能源的效果,运行 可靠性方面有明显的优势因而受到石化企业的青昧.通过与平面型液环真空泵比 ?较,主要介绍了锥体型真空泵的结构特点描述了谈型泵产9-卡泵的原因简述了 锥体型液环真空泵的性能恢复的对策方法. 【关键词l液环真空泵锥面端板一故障检修 一 前言 中石化仪征化...

  SecurityerationSpecial 结构分析及检修对策 中石化仪征化纤股份公司设备管理部(江苏211900)龚天寿 【摘要l..锥体型液环真空泵与平面型液环泵相比在抽气能力,节约能源的效果,运行 可靠性方面有明显的优势因而受到石化企业的青昧.通过与平面型液环真空泵比 ?较,主要介绍了锥体型真空泵的结构特点描述了谈型泵产9-卡泵的原因简述了 锥体型液环真空泵的性能恢复的对策

  . 【关键词l液环真空泵锥面端板一故障检修 一 前言 中石化仪征化纤股份公司(下简称仪征化纤)聚酯生产装置及PTA 生产装置使用的液环真空泵主要有平面型液环泵和锥体型液环泵两种.2007 年以来,仪征化纤使用的锥体型液环真空泵连续两次开车前出现机械卡死现 象.由于锥体型液环泵相对于平面型液环泵来说,在仪征化纤的使用时间比 较短,设备人员与检修人员对其认知程度不深,检修经验不足,未能及时断 定故障产生的原因,对生产造成了一定的影响.为使设备检修人员能全面了 解,掌握锥体型液环泵的性能原理,结构特点,及时有效地发现,排除设备故障. 现对仪征化纤锥体型液环泵(见表1)检修要点和故障原因作初步分析. 表1仪征化纤PIA装置锥体型液环泵性能参数 功率/kW转速序号规格型号主要材质工作介质流量/( m3/h) ,电流/A/(r/min) NASH 1CF3M醋酸+水+氮气10700349/40.69400904PZ NASH 2CF3M0.26%TA+水+氮气7860250/30465904Ll NASH904 3CF3M醋酸+水+氮气l2oo0355/41.864oo一 P2 伽遵羽如麓 年第2期 二.锥体型液环真空泵 的工作原理 液环线)当叶轮按顺时针方向旋转 时,由于离心力的作用,液体形成 了一个近似于等厚度的封闭圆环. 2)转子与简体的中心线不在同 一 有一定的偏心距, 条中心线上, 造成水环的下部分内表面恰好与叶 轮轮毂相切,水环的上部内表面刚 好与叶片顶端接触(实际上叶片在 水环内有一定的插入深度,单作用 泵取经验值l0,30mm). 3)叶轮轮毂与水环之间形成 一 个月牙形空间,而这一空间又被 叶轮分成与叶片数目相等的若干个 小腔. 4)如果以叶轮的下部45.为起点,小腔的容积由小变大,且与锥面(或 端面)上的吸气口相通,此时气体被吸入(见图1中?区);当叶轮继续旋转 时,空腔由大变小,使气体被压缩(见图1中?区);当与锥面(或端面)的 排气口相通时,气体便被排出泵外(见图1中?区). 5)液环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气,压缩和排气的. ?本区内液体内移, 子工 ?本区内气体经排气口排出 图1锥体型液环真空泵的工作原理 三锥体型液环真空泵与平面型液环真空泵比较 锥体型液环真空泵在结构上与平面型液环真空泵的不同处主要体现在进 气口与排出口位置的不同(以单端面液环泵为例,如图2所示). 2 平面型锥体型 图2平面型与锥体型液环泵吸排气口对照图 1.端板2吸气口3.排气口4.工作腔 1)平面型液环泵的进气口和排气口设计在端板上(即吸排气盘,见图2 左半部分),锥体型液环泵的进气口和排气口设计在锥体柱面上(见图2右半 部分). 2)平面型液环泵进排气截面积小,抽排气能力低,由于是从侧面进排 气,阻力大,能耗高;锥体式水环真空泵进排气口截面积大(见图2展开图 A),因而流道阻力小,单台泵的解决能力要比同规格的平面型泵大,功率消 耗更低. 安全运行专题GII『II Securit~,OperationSpecial? 3)由于锥体式水环真空泵进 气截面积大,因而允许进口气中夹 带更多的液体,对生产的适应性更 强. 四发生卡泵故障的原 因分析 尽管液环真空泵发生卡泵故障 的可能性有很多种,但根据所发生 的多次卡泵故障的具体情况,再结 合锥面型液环泵的结构特点,锥体 型液环泵发生机械卡死的原因主要 有以下几种情况,现分析如下. 1.轴承座的定位尺寸发生变化 (1)现象检修人员在检修过 程中发现固定端轴承座与端盖的连 接处(即定位面,如图3所示)腐蚀 较严重,因此对轴承座及端盖的定 位面进行了清理和打磨,导致定位 面的间隙加大. 图3轴承座装配示意图 1.腔体盖2.轴承座3.定位面 (2)分析锥体型液环泵的 零部件虽然不多,但主要零部件的 相对位置所需的定位尺寸要求却很 高,特别是轴承座径向方向的定位 尺寸直接影响到锥体与转子锥面间 的间隙.轴承座与端盖的中心线发 生偏移,引起液环真空泵各部分间 隙发生变化(主要是锥面间隙), 最终导致转子锥面间,转子与中间 隔板间(双吸)接触与摩擦. G棚盈用瓤鞭 2011~第2期伽安全运行专题 SecuH(V0pealionspecial 2由承安装不到位 锥体型液环泵的轴承与平面 型液环泵的轴承在结构和精度上有 很大的不同,平面型液环泵的轴承 采用的是一对圆柱滚子轴承,其轴 向采用的是止推

  (即一组推力 轴承)进行控制,侧重的是端面间 隙.而锥体型液环泵采用TIMKEN 的组合轴承,该轴是由同一序列号 的两个锥体,一个轴承外圈及一个 轴承隔片组装成一个组合轴承,精 度要求非常高(如图4所示). (1)现象圆锥轴承采用的是 热装(温度控制在93,104C),检 修人员未在轴承冷却后,对锁紧轴 承的圆螺母再次拧紧,直接将止退 图4组合轴承结构示意图 1内圈隔圈2.轴承内圈3.轴承锥体4轴承外圈 垫片的凸缘锁入圆螺母槽中. (2)分析轴承的内外圈,滚 动体和隔圈均存在热胀冷缩现象, 锁紧螺母拧紧后,轴承隔圈表面上 看起来已被两内圈压牢,实际上轴 承内圈及滚动锥体完全冷却后,轴 承的间隙变大,液环泵的各部分间 表2SUS316L不锈钢化学成分及力学性能 隙同样无法得到保证,导致设备出 现卡点. 3.不锈钢

  的黏焊现象引发 设备故障 从以上的两种缘由分析,尽管 轴承座的定位尺寸发生明显的变化或轴承 安装不到位会导致转子与端板间发 生摩擦,但不应出现盘不动车的现 象.结合现场二次故障现象均是从 盘车较困难到设备完全卡死的这一 过程.这种现象显而易见是由材料 因摩擦发生黏焊所致,由于该液环 真空泵的液环介质为醋酸,且抽取 的气体含有大量的醋酸.因此与介 质接触部分均采用的超低碳不锈钢 SUS316L,其特性见表2. 钢种主要化学成分(质量分数,%)主要力学性能 硬度KS(JIS)CC rNi内应力/MPa抗拉强度/MPa伸长率(%)HBWHV 316L?0.0316.0,18.012.OO,15.00?175?480?40?187?2o0 从材料的力学性能方面得知, 当金属材料的含碳量越低,材料 的强度与硬度降低,而材料的塑 性和韧性升高,由于转子与端面锥 体,中间月牙板均是同一不锈钢材料 Sus316L制造,不管是在装配过程中 还是在停车过程中,只要接触面一旦 发现摩擦,就存在着咬焊现象的可 能,最终导致转子在壳体中卡死. 从以上的原因分析中可以看 出,设备发生卡死现象存在多方面 因素的联动,对于采用不锈钢材料 (特别是超低碳不锈钢)的设备在 检修过程中间隙的设置和调整关联 度更大. 五,锥体型液环真空泵 的检修对策 通过设备故障的分析和加大检 GM通用柏秘 ,^?w.蜘o11#第2期 修过程的监控,发现锥体型液环真 空泵故障率本身较低且故障产生的 原因并不复杂.对于前面出现的轴 承座的定位尺寸发生明显的变化,轴承安 装不到位以及不锈钢零部件发生黏 焊现象所引起的卡泵现象只要检修 人员在检修过程中加以注意是完全 可以避免的.但锥体型液环泵的检 修内容除轴承,机封的更换外,设 备能力的恢复是检修任务的重点. 对于设备检修人员,除需掌握设备 的工作原理,了解设备的结构特点 外,还需了解该泵的维修特点,掌 握调整锥面间隙,恢复抽气能力的 方法.下面以PTA装置中的NASH锥 体型液环真空泵为例,进一步阐述 其检修对策要点. 1.端面行程与锥面间隙的关系 真空泵锥面间的间隙对泵的运 转性能影响较大.如间隙过大,可 能导致转子内锥面与锥体之间,转 子的侧面与端盖间不能形成足够的 液膜进行密封,造成吸气侧与排气 侧相通,不但影响了真空泵的抽气 效率,严重时可能出现无法抽吸真 空的现象.如间隙过小,在旋转过 程中可能会出现锥体与转子间的摩 擦,最后导致主要零部件的损坏. 对于锥体型液环泵来说,它的锥面 间的间隙是主要是由转子在筒全中 的行程来控制,对于不同材质及不 同类型的锥体型液环泵,它的行程 要求也不一样,换言之,端盖锥面 与转子内锥面之间的间隔要求也不 同,参考数据见表3. 事实上,转子经过长时间的 运转,特别是在腐蚀介质中发生点 蚀,因此转子在壳体中的行程即使 表3NASH锥面型液环泵行程参考数据 泵型碳钢泵端面行程/ram不锈钢泵端面行程/mm L4.067-36 M4_327.74 P4.828.76 R4.958.89 合乎要求并不能说明转子与锥体间 的间隙合平要求,因此在检修中需对 转子的内锥面和锥体的点蚀及磨损情 况进行全方位检查,必要时需进行修复. 2.检查及调整方法 用9O.角尺检查锥体和转子的 锥度磨损情况,如图5所示,局部磨 损不超过0.75mm是可接受的.如 果锥体和转子的磨损需小的机械加 工做修复,则锥面的加工量必须 通过在锥体底部的调整垫片进行调 整,按7:l~J!l垫片来补偿,即:锥体 表面每加工0.1mm就需在端盖与锥 体间增加O.7mm的垫片.为保证锥 体的垂直度和足够的刚性,垫片的 总厚度不允许超过锥体下最大允许 的垫片厚度(见表4),因此必要时 可通过火焰喷砂的办法来进行恢复性 维修,按8.的锥度将锥体恢复到原 始的尺寸. 图5锥面的测量及调整构件 表4NASH泵锥体调整垫厚度最大允许值 NAsH泵型号l904L/904Ml904P/904Rl904S/904T 最大允许厚度/mm6-356.253.25 六结语 由于仪征化纤在平面型液环线年使用和检修的历 史,涉及锥体型液环泵的检修的时 间相对较短,可能还存在认识上的 误区和故障分析的不全面.但从液 环真空泵的结构特点和适合使用的范围来 看,锥体型液环真空泵与平面型相 比有着明显的优势.只要对锥体型 液环真空泵的工作原理和结构特点 有一个较全面的理解和掌握,随着 该型泵的长期使用,检修经验的不 断积累,就可以及时有效地发现并排除其 运行故障,即可延长其常规使用的寿命, 在工业生产发挥其应有的效能,为 企业创造更大的效益. 参考文献 [1]张瑞平.聚酯生产设备【M].南 京:东南大学出版社,1990: 273—277. [2】黄寅,曹鲁华.NASH锥体型水 环式真空泵的性能特点分析【Jj. 通用机械,2004)2):68—70. GM(收稿日期:2010/12/25) NSK中国铁路准高速率辆车轴轴承 2011年度供赁

  签字仪式在京举行 2011年17110日,恩斯克投资有限公司(NSKO3国总部)在北京中国铁路物资股份 有限公司举行就 中国铁路准高速车辆车轴轴承2011年度采购合同的签字仪式.NSK产业机械本部 海老泽本部长,申副 本部长出席了该签字仪式. 中国铁路准高速车辆最高运营速度为160km/h,目前主要车辆车型为25K以及 25T客车. 2011伸ww 避用 w.tyjxn 麓 et2711年第2期. l l M G 璺-耋孝 一鳖

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