劉 云

一、概述

昆明電纜股份有限公司裝備線車間PLCV鹽浴連硫機組（英國制造）1987年引進，是目前生產(chǎn)大截面橡套類電纜的主要設(shè)備。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品在熔鹽漂浮中完成硫化工序，硫化過程中不會造成擦傷、壓扁現(xiàn)象。尤其對于大截面（Φ90mm，單芯400mm2）更能顯示出優(yōu)越性，該機組的硫化傳熱介質(zhì)是混合鹽（卡素），不含霉素，直接用加熱管加熱，其導(dǎo)熱效率是蒸汽的1倍以上，用自控溫的電加熱，與傳統(tǒng)蒸汽連硫機組相比，具有節(jié)能環(huán)保的特點，而且鹽是可以多次反復(fù)利用的，可降低成本5%～10%。PLCV機組采用4道密封，每生產(chǎn)一批產(chǎn)品，開機、停機全過程僅需1m長的校模線（蒸汽硫化最少需數(shù)10m），在長時間連續(xù)生產(chǎn)中，不會造成?？诘南绕诹蚧F(xiàn)象，所生產(chǎn)的電纜表面光滑美觀。

該機是公司A類關(guān)鍵設(shè)備之一，所生產(chǎn)的橡套類產(chǎn)品的產(chǎn)值占公司所有橡套類產(chǎn)品總產(chǎn)值的60%以上。一旦鹽泵出現(xiàn)故障，整條生產(chǎn)線將無法進行生產(chǎn)，嚴重影響生產(chǎn)的正常組織。由于該機組生產(chǎn)線長，鹽泵出現(xiàn)故障，造成材料浪費較大，會大大增加生產(chǎn)成本，擠壓產(chǎn)品的利潤空間，影響公司橡套類產(chǎn)品的市場占有率。

在2005年—2006年期間，鹽泵故障頻繁，共發(fā)生各類故障13起，造成公司大量橡套類產(chǎn)品不能按時交貨，損失巨大。為了從根本解決問題，根據(jù)鹽泵的特殊工作環(huán)境及要求，進行結(jié)構(gòu)改造。

二、鹽泵故障分析

1.鹽泵軸彎曲變形

軸彎曲變形是鹽泵主要故障形式，原因如下。

（1）材料選用不當。當初在原裝的進口鹽泵軸損壞后，沒有對軸材料進行金相組織分析，來確定軸的材料，由于材料選用不當，造成軸頻繁變形損壞。

（2）鹽泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷。鹽泵內(nèi)部由中筒、底筒、泵體（蝸殼）、葉輪、鹽泵軸、導(dǎo)鹽管、盤根座、滑動軸承、軸承底座等組成。由于鹽泵軸徑向定位的兩個軸承座分別設(shè)計在中筒和底筒上，造成安裝中筒、底筒和鹽泵軸時，對三者的同軸度要求非常高，使三者的加工精度、定位精度和裝配精度要求都很高，任一環(huán)節(jié)不到位，都極易造成鹽泵軸的彎曲變形而報廢，加上鹽泵軸屬于細長軸（1616mm），一般機床加工難度較大。

2.葉輪和泵體（蝸殼）損壞

葉輪和泵體（蝸殼）內(nèi)壁由于鹽液的沖刷被侵蝕，這屬于正常的消耗和磨損，但在損壞的葉輪和泵體中，有70%出現(xiàn)了摩擦的痕跡，隨著摩擦損壞的加劇，最終造成葉輪和泵體的報廢。通過觀察分析，原因主要是鹽泵軸上沒有軸向定位臺階，軸向安裝定位靠鹽泵軸與電機軸的聯(lián)軸套和電機的安裝間隙來實現(xiàn)，卻沒有形成統(tǒng)一的安裝規(guī)范，造成不同的工人安裝時，鹽泵軸在豎直方向高度不一樣，從而使得安裝在鹽泵軸底端部的葉輪在泵體（蝸殼）中的上下位置（間隙）不一樣，一旦往上或往下的間隙過小，葉輪就會與泵體摩擦，造成葉輪和泵體的異常磨損而很快報廢。

3.熔鹽從鹽泵上蓋填料口噴出

高溫的熔鹽在鹽泵的運行過程中，突然從上蓋填料口噴出，造成停機。將鹽泵拆開后發(fā)現(xiàn)，填料口處的填料（盤根）已嚴重燒焦，在反復(fù)出現(xiàn)幾次類似的故障后，確定原因是所選用的石墨填料（盤根）滿足不了高轉(zhuǎn)速（3000r/min）和高溫（230℃）的工作環(huán)境要求。

三、故障消除措施

根據(jù)以上分析，針對存在的問題和不足，從企業(yè)的實際情況和地區(qū)加工配套能力出發(fā)，制定并實施了一系列消除故障的措施。

1.鹽泵軸材料的選用

該鹽泵軸轉(zhuǎn)速3000r/min，工作介質(zhì)混合鹽（卡素）是硝酸鹽類重結(jié)晶的混合物，熔點143±2℃，密度1.92～1.95g/cm3（230℃），鹽泵內(nèi)鹽的溫度 200～230℃，一般不會超過 250℃，熔鹽的熱傳導(dǎo)與空氣或氮氣相比較，約高25倍，即其熱傳導(dǎo)性非常好?；旌消}對碳鋼的腐蝕率很低，對不銹鋼無腐蝕性。根據(jù)鹽泵軸的工作環(huán)境和要求，經(jīng)過不斷地摸索，最后確定了相對理想的材料。

（1）初選45鋼。45鋼作為一種常見的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)用非常廣泛。45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后獲得回火索氏體組織，具有強度、硬度、塑性和韌性良好配合的綜合力學性能，但很容易彎曲，達不到所要求的形位公差，經(jīng)常由于軸彎曲變形而無法正常使用，抗腐蝕性較差，使用效果不理想。

（2）改用不銹鋼2Cr13。在考慮強度、硬度、耐磨性以及熱變形，抗腐蝕性的基礎(chǔ)上，選用馬氏體不銹鋼2Cr13。它一般應(yīng)用于抗弱腐蝕介質(zhì)、受沖擊載荷的零件，靠熱處理強化，得到回火索氏體或回火馬氏體，有較高強度、硬度和耐磨性，抗腐蝕性一般。

從使用情況來看，選用2Cr13比選用45鋼的軸更耐用一些，但發(fā)生彎曲變形的情況仍然較多。熱處理后，45鋼的抗拉強度 650MPa，屈服極限 360MPa；而 2Cr13的抗拉強度660MPa，屈服極限450MPa，比較可以看出兩者差別不大，出現(xiàn)的失效形式也很相似。由于使用時間不長，混合鹽對45鋼和不銹鋼2Cr13造成的腐蝕差別也不明顯，主要還是材料的力學性能不太理想。

（3）確定鹽泵軸的材料為不銹鋼3Cr13。根據(jù)對45鋼和不銹鋼2Cr13的使用情況進行分析，在充分考慮鹽泵軸的外形結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境和材料的力學性能之后，確定鹽泵軸的材料為3Cr13。3Cr13具有較高的硬度和耐磨性，一般應(yīng)用于醫(yī)療器具、量具、刀具和要求足夠抗拉強度和防腐蝕的水泵軸的制造。

3Cr13 與 2Cr13 相比較，Si、Mn、P、S、Cr的含量是一樣的，但碳的含量 3Cr13 為 0.26～0.35，2Cr13為 0.16～0.25，3Cr13 要高很多。由于3Cr13的含碳量更高，其抗拉強度1600MPa，屈服極限1300MPa，比2Cr13高出很多。從實際使用效果來看，軸材料選用3Cr13后，故障率降低了很多。消除了由于材料原因軸彎曲變形報廢的情況。

2.改進鹽泵軸安裝結(jié)構(gòu)

在經(jīng)過慎重的考慮和認真的分析之后，決定將鹽泵軸徑向定位的兩個軸承座，從原來分別設(shè)在中筒和底筒上改為都設(shè)在底筒上，以降低加工精度、定位精度和裝配精度要求。

3.統(tǒng)一鹽泵軸軸向定位安裝尺寸

安裝鹽泵軸、葉輪、泵體（蝸殼）時，統(tǒng)一安裝規(guī)范，在三者組裝完成后，先落到底部，然后提起3mm，用鹽泵軸和電機軸的聯(lián)接套來實現(xiàn)鹽泵軸的軸向定位，讓葉輪處于泵體的中間位置，避免葉輪與泵體摩擦。

4.重新選用鹽泵填料口內(nèi)填料（盤根）

根據(jù)鹽泵的轉(zhuǎn)速（3000r/min）和工作溫度（230℃）,選用AIG 25G灰渣介質(zhì)防磨軸專用盤根，它采用特種耐磨纖維和PTFE編織而成，有效結(jié)合了芳綸纖維的高強度與耐磨性能及PTFE的自潤滑性，耐磨損、柔韌性好，更小的軸套磨損。最高溫度240℃，線速度10m/s，可用于灰渣泵，反應(yīng)釜，渣漿泵等多顆粒、高度磨損的工況。

5.鹽泵軸滑動軸承材料的選用

此處所選用的滑動軸承材料與平常其他工作環(huán)境下所選用的材料不一樣，主要是滑動軸承處于230℃具有良好熱傳導(dǎo)性的鹽溶液中，工作環(huán)境有一定的特殊性。

根據(jù)鹽泵軸的轉(zhuǎn)速，摩擦副的摩擦因素，以及滑動軸承的高溫工作環(huán)境和工作介質(zhì)，確定滑動軸承的材料為球墨鑄鐵，化學成分為 3.8%～4%C，2.0%～2.8%Si，0.6%～0.8 Mn，＜0.1%P，＜0.04%S，0.03%～0.08%Mg。組織為球狀石墨和基體，球狀石墨對基體削弱作用和應(yīng)力集中的程度較小，可與鋼一樣，用表面合金化和熱處理強化進一步提高力學性能，δs/δb比鋼約高40%，耐磨性也比鋼好。中錳抗磨球墨鑄鐵的基體組織以馬氏體和奧氏體為主。

6.借助社會力量，加工特殊零部件

鹽泵內(nèi)的泵體（蝸殼）和葉輪形狀比較復(fù)雜，涉及到流體力學原理，需進行精密鑄造，專業(yè)性非常強，這些要求超出了公司現(xiàn)有的設(shè)計和機械加工能力。通過請昆明水泵廠進行零件測繪和加工，完成泵體和葉輪的加工。

四、改造效果

（1）軸的材料選用3Cr13之后，在正常使用的情況不再出現(xiàn)由于材料的原因而彎曲變形造成鹽泵軸報廢的情況。

（2）改變鹽泵軸安裝結(jié)構(gòu)后，鹽泵軸徑向定位的兩個軸承座都在底筒上，由于在同一個零件（底筒）上，尺寸基準是唯一的，兩個軸承座的孔在機床上一次加工完成，降低了鹽泵軸中筒和底筒的加工精度、定位精度和裝配精度的要求，容易保證鹽泵軸的兩個定位軸承與軸的同軸度要求。從實際安裝和使用情況來看，既保證了同軸度的要求，又降低了故障率。

（3）在統(tǒng)一了鹽泵軸、葉輪、泵體（蝸殼）的安裝規(guī)范后，杜絕了葉輪和泵體（蝸殼）的非正常磨損，從規(guī)范至今的兩年時間，沒有出現(xiàn)葉輪和泵體（蝸殼）的異常磨損報廢情況。

（4）選用AIG 25G作為填料（盤根）后，沒有再出現(xiàn)過盤根燒焦后熔鹽噴出的情況。

（5）在將原來進口鹽泵改造、修復(fù)的基礎(chǔ)之上，又自制了一套鹽泵作為備用件。一用一備可以極大地提高修理的快捷性，減少故障停機時間。定制一臺鹽泵需9.5萬元，而自制一臺僅需2萬元左右，節(jié)省了成本。

W13.12-25