田　靜

高壓鍋爐給水泵改造項目

田靜

（北京美信東方工程技術有限公司，北京 100125）

國外某化工廠一臺高壓鍋爐給水泵被搬遷回國內(nèi)，計劃用于某甲醇項目。由于該泵已經(jīng)運行幾十年并擱置過一段時間，為了使其在國內(nèi)條件下能繼續(xù)工作，必須對其進行改造。首先對泵體本身進行拆檢試驗，檢查各零件的使用情況，更換損壞部件；其次根據(jù)國情和現(xiàn)場情況配置輔助設施；最后對改造后的泵機組進行試驗。結(jié)果表明，經(jīng)過改造后的泵能夠滿足工藝要求，效率達到改造預期目標。對于改造項目，詳盡周密的計劃是基礎，認真細致的態(tài)度是保障，及時有效的溝通配合是關鍵。

高壓鍋爐給水泵；改造；拆檢；試驗

1　項目概況

青海桂魯化工有限公司（以下簡稱用戶），從加拿大某化工廠搬遷一臺高壓鍋爐給水泵，經(jīng)過大修整改后用于青海80萬t/a甲醇項目。本人作為設計代表，有幸參與該項目的設計、采購、出廠驗收階段，現(xiàn)將改造過程的一些心得體會總結(jié)如下，供同行借鑒。

2　改造步驟

首先了解待改造泵的原有設計信息，見表1。

表1　高壓鍋爐給水泵原有信息表

其次，了解待改造泵的現(xiàn)有狀態(tài)。從青?，F(xiàn)場拍攝的照片看，可見部件的總體狀態(tài)一般，外部噴漆狀態(tài)一般，各項標識明顯可見，大部分溫度表、壓力表已損壞，部分管路已斷開。原驅(qū)動機形式為蒸汽透平，現(xiàn)改用電機驅(qū)動，所以原驅(qū)動機未拆回。

圖1　高壓鍋爐給水泵外觀圖

接下來，選擇國內(nèi)泵廠負責改造該泵。該泵規(guī)格較大，系統(tǒng)復雜，需要有能力、有實力的廠家承接該項目。經(jīng)過評標，選定大連蘇爾壽泵及壓縮機有限公司（以下簡稱改造方）。

3　制定初步改造方案

掌握了待改造泵的現(xiàn)狀，用戶、設計方和改造方三方共同制定泵的初步改造方案。改造工作主要包括：電氣部分整改；輔助系統(tǒng)整改；機械部分整改；組裝試運轉(zhuǎn)等。

3.1電氣部分整改

由于原驅(qū)動機為蒸汽透平，用戶要求改用電機驅(qū)動，所以驅(qū)動機需要重新設計。設計方提出電機的技術要求：防爆等級：dIICT1；防護等級：IP55；電壓等級：10kV；安裝海拔高度：2 597m；配置定子繞組、軸承測溫裝置，軸承測振裝置。改造方負責電機選型。

3.2輔助系統(tǒng)整改

輔助系統(tǒng)包括潤滑油系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)。

3.2.1潤滑油系統(tǒng)整改

原潤滑系統(tǒng)是為泵和蒸汽透平提供潤滑油的，而新配電機在潤滑油的壓力和油量方面與原蒸汽透平肯定不同；加之改造后新增變速箱，此設備的潤滑油量原系統(tǒng)未考慮；并且原潤滑系統(tǒng)中的電儀設備（包括油泵電機、控制儀表）的設計標準與中國不同，例如電壓、頻率等；從現(xiàn)場照片看，系統(tǒng)內(nèi)大部分儀表已損壞，而且原潤滑油站布置在泵底座上、泵非驅(qū)動端軸承箱下方，空間有限，維修存在一定困難；綜合以上因素，潤滑油系統(tǒng)必須新購。

設計方提出潤滑油系統(tǒng)的技術要求：服務對象：電機、齒輪箱、泵；系統(tǒng)接油部件材質(zhì)：不銹鋼；主要儀表：液位/溫度/壓力/壓差傳感器；儀表的防爆/防護等級：dIICT4/ IP65；儀表品牌：合資品牌；電機的防爆/防護等級：dIICT1/ IP55；電機安裝海拔高度：2 597m；系統(tǒng)安裝形式：撬塊安裝。由改造方負責系統(tǒng)選型。

3.2.2密封系統(tǒng)整改

原泵所配機械密封，需泵解體后才能檢查，必要時可以委托密封廠家進行檢查。是否能夠繼續(xù)使用，待檢查后確定。機封沖洗系統(tǒng)中的換熱器外觀狀態(tài)一般，也需要解體后判斷是否能夠繼續(xù)使用。由改造方負責解體檢查。

3.2.3冷卻水系統(tǒng)整改

原冷卻水系統(tǒng)為機械密封的換熱器及潤滑油站的換熱器提供冷卻，僅包括一些管路、閥門。潤滑油站需要新購，油站撬塊范圍內(nèi)的冷卻水管路由油站供應商負責；機械密封的換熱器是否能繼續(xù)使用還待定，所以冷卻水系統(tǒng)暫定為拆卸檢查，并修復。

3.3機械部分整改

機械部分整改包括底座、變速箱、聯(lián)軸器的整改及泵體拆卸檢查。

3.3.1底座

由于驅(qū)動機形式改為電機，而且要新增變速箱，原底座的長度肯定不夠，所以底座需要重新設計。設計方提出底座的技術要求：設計標準：API 610；底座大?。簯獙⑺性O備投影包含在底座范圍內(nèi)；附件：接地耳，吊耳，調(diào)整螺栓，地腳螺栓。由改造方負責設計。

3.3.2變速箱

變速箱為新增設備，需要把泵轉(zhuǎn)速增加到4 400r/min。速比和功率待電機選型后確定。由改造方負責選型。

3.3.3聯(lián)軸器

由于電機和變速箱都新購，原有聯(lián)軸器無法與新設備匹配，所以泵與變速箱之間、變速箱與電機之間的聯(lián)軸器都需要重新選型。設計方提出聯(lián)軸器的技術要求：聯(lián)軸器形式：彈性膜片式聯(lián)軸器；聯(lián)軸器應設計成能夠承受最大驅(qū)動功率的125%負荷；聯(lián)軸器護罩材質(zhì)：無火花型。由改造方負責選型。

3.3.4泵體拆檢

泵體拆檢按照API 610標準及改造方的技術要求進行。改造方各相關專業(yè)做好檢修配合工作，準備好檢修作業(yè)所需的相關機具、材料和作業(yè)文件。泵體拆檢主要包括以下步驟：

（1）主泵拆卸、吊裝，將泵頭移出底座，支撐泵頭，做拆解標記。

（2）拆卸驅(qū)動端和非驅(qū)動端軸承箱體。檢查推力軸承和徑向軸承的磨損情況。

（3）拆卸驅(qū)動端和非驅(qū)動端機械密封。檢查靜環(huán)和動環(huán)的磨損情況。

（4）拆除非驅(qū)動端大端蓋和驅(qū)動端壓蓋，將內(nèi)筒體從殼體中抽出。拆除內(nèi)筒體上蓋，將轉(zhuǎn)子總成吊離下蓋，放置在專用的V型工作架上。對主要零件做標記。

（5）通過加熱，拆卸節(jié)流軸套，測量節(jié)流軸套外徑和節(jié)流襯套內(nèi)徑。

（6）通過加熱，依次拆卸第1級葉輪，第1和2級葉輪間的隔套，第5級葉輪，第2級葉輪，第6、7、8級葉輪，第3、4級葉輪。測量各級葉輪口環(huán)尺寸。

（7）通過加熱，拆卸中間軸套，測量軸套外徑和中間襯套內(nèi)徑。

（8）檢查軸的各部位尺寸，進行同軸度檢查。

（9）清潔所有零部件并對其外觀和尺寸進行檢查。

（10）編寫拆檢報告，詳述零件拆卸后狀況和需要修理或更換的細節(jié)資料。

3.4組裝、試運轉(zhuǎn)

泵體的各個零件經(jīng)過必要的修理或更換后，重新組裝。主要包括以下步驟：

（1）依次安裝葉輪輪轂口環(huán)和葉輪口環(huán)，并用螺釘固定。

（2）依次安裝各級葉輪、級間中間軸套、隔套軸套和節(jié)流軸套。

（3）轉(zhuǎn)子總成做動平衡試驗，平衡精度G2.5級。

（4）內(nèi)筒體上下蓋做流道檢查。

（5）將轉(zhuǎn)子總成安裝到下蓋上，安裝中間襯套，級間隔套，節(jié)流襯套。

（6）安裝新的中開面密封墊。

（7）安裝上蓋，安裝中開面緊固螺栓、螺母。（8）將內(nèi)筒體吊進外筒體，安裝端蓋和壓蓋。（9）安裝兩端機械密封。

（10）組裝兩端軸承部件，檢測軸心。如有需要重新打定位銷。

（11）安裝兩端軸承箱體。

（12）泵體組裝好后，進行整機試驗，考查各項性能是否達到原廠設計值。要求泵效率不應低于原泵設計值的90%～95%。

4　確定補充改造方案

4.1新購設備、系統(tǒng)選型

改造方根據(jù)初步改造方案，進行新購設備、系統(tǒng)的選型，將選型方案提交設計方和用戶審查，見表2。

配套設備、系統(tǒng)的技術選型方案三方達成一致后，考慮到電機和潤滑油站的商務報價較高，用戶決定自行采購電機和潤滑油站，由改造方負責整套機組的配套布置，并由改造方負責總成整套機組的圖紙資料。潤滑油站與泵底座之間的潤滑油連接管路由用戶提供。

4.2泵體檢查報告改造方提供了泵體的拆檢報告。拆檢報告格式如下：

表2　新購設備、系統(tǒng)選型

表3　泵體拆卸檢查報告

報告顯示，所有的墊片、O型圈都磨損嚴重，徑向軸承生銹并磨損，驅(qū)動端和非驅(qū)動端機械密封的密封面磨損嚴重，等等。必需更換的零件清單見表4。其他零部件狀態(tài)一般，清潔后可繼續(xù)使用。

表4　必需更換的零件清單

表4中更換零件的費用由用戶提供。改造方保證更換零件的規(guī)格、材質(zhì)、數(shù)量、零件號均與原制造廠一致。除機械密封外，其他零件均從國外進口。用戶要求改造方將更換掉的零件隨主機一起發(fā)貨。

同時改造方提供了泵尺寸檢查報告，見表5。

改造方還提供了軸的同軸度檢查報告，見表6。

在補充協(xié)議中，還確定泵機組和潤滑油站的運輸方式分別為整體撬塊運輸。

表5　泵尺寸檢查報告 單位（mm）

表6　同軸度檢查報告 單位（mm）

5　出廠試驗

補充改造方案確定后，改造方和用戶分別采購新材料和設備。由用戶采購的電機發(fā)貨到改造方，由改造方裝配完畢后，準備出廠試驗。

5.1試驗前的準備工作

（1）泵、電機、齒輪箱主體設備在底座上就位。檢查電機、齒輪箱等新購設備的供貨范圍、銘牌參數(shù)，確保與批復圖紙一致。

（2）調(diào)平、對中轉(zhuǎn)子，固定泵、電機、齒輪箱后，安裝聯(lián)軸器。

（3）檢查冷卻水管路，確保與批復圖紙一致。

（4）檢查潤滑油管路，確保與批復圖紙一致。

（5）檢查主電纜連接。

（6）檢查泵進出口管線連接。

（7）試驗臺水池注水，油站注油。

5.2試驗前需注意的幾點

（1）由于額定轉(zhuǎn)速4 400r/min，超過測試臺程序默認最大轉(zhuǎn)速3 000r/min，所以決定在自動生成的性能測試報告上手改轉(zhuǎn)速，不影響其他參數(shù)。

（2）泵的進口壓力為0.25MPa（G），NPSHa為12m，NPSHr在額定流量時為9m。但是試驗臺上泵進口是抽吸狀態(tài)，不能保證泵的設計NPSHa，試驗時有發(fā)生汽蝕的可能性。

（3）由于合同油站尺寸較大（3m×2.05m），試驗車間的地坑放不下，所以泵和電機使用試驗臺油站供油，齒輪箱借用其他合同油站供油（試驗臺油站不能同時滿足泵、齒輪箱、電機用油）。齒輪箱借用油站的供油量比需油量少20L/min，齒輪箱軸承溫度有可能過高。

（4）考慮上述因素，初步?jīng)Q定試驗時間為30min。

5.3出廠試驗

（1）啟動油站，潤滑油循環(huán)，檢查各回油管視鏡是否有油流動。

（2）1h后，啟泵。平穩(wěn)提高流量，隨著流量增加，噪聲增大，判斷有汽蝕發(fā)生。在流量為182.9m3/h時，現(xiàn)場測轉(zhuǎn)速為4 535r/min。到達正常流量272m3/h時，止推軸承溫度為80℃。到達額定流量357m3/h時，止推軸承溫度已達100℃，被迫停機。整個過程大約5min。

5.4故障分析

（1）故障現(xiàn)象

止推軸承箱的油氣分離器有白煙冒出，初步判斷軸瓦燒了。拆除軸承箱回油管，發(fā)現(xiàn)沒有油流出，油路沒通，軸承沒有得到充分的潤滑和冷卻，所以溫升過快過高。

（2）故障原因

啟泵前，油路循環(huán)時沒有仔細觀察回油管視鏡中潤滑油的流動情況，造成止推軸承潤滑油流動不暢。將進油管接到軸承箱另一側(cè)的進油口，此時回油口有油流出，伴隨大量白煙。檢查左右兩側(cè)進油口，發(fā)現(xiàn)直徑不等。試驗時連接的進油口直徑小，約Φ8mm，另一側(cè)進油口較大，約Φ14mm。

（3）故障后果

將泵移出試驗臺。拆開止推軸承檢查，發(fā)現(xiàn)軸瓦燒損。軸承箱的回油口有點阻塞。

機組額定點的振動、溫升、噪音及轉(zhuǎn)速沒來得及測量。

（4）解決辦法

更換軸承。由于進口軸承供貨周期長，為滿足本項目泵交貨期要求，經(jīng)協(xié)調(diào)，改造方將其他進口合同中的同型號軸承借調(diào)來使用。

（5）重新試驗

更換止推軸承后，重新做試驗。此次試驗，泵的振動值控制在7.1mm/s以內(nèi)、軸承溫度控制在85℃以內(nèi)，噪聲正常。性能試驗采集了10個點，從小流量點到額定點。泵性能試驗報告見表7，性能曲線見圖2。試驗報告顯示，額定點的流量揚程滿足原泵設計要求，泵效率計算值（76.3%）是原泵效率

表7　泵性能試驗記錄單

值（78%）的97.8%，說明泵維修改造是成功的。

圖2　泵性能試驗曲線

6　涂漆、包裝、發(fā)貨

出廠試驗合格后，泵體噴漆，整套泵機組撬塊包裝、運輸至現(xiàn)場?，F(xiàn)場安裝調(diào)試由用戶主導，改造方提供指導。

7　結(jié)束語

此臺高壓鍋爐給水泵改造歷時一年多，通過改造方，設計方，用戶共同努力，不斷完善改造方案，發(fā)現(xiàn)問題，及時討論，解決問題，最終改造后的泵成功運行，為項目按時投產(chǎn)做好準備。就改造過程出現(xiàn)的問題總結(jié)以下幾點，供大家借鑒。

1）進口高壓鍋爐給水泵在服役20多年后，通過更換易損件，性能仍能達標，說明進口泵的品質(zhì)良好，值得國內(nèi)泵企業(yè)學習。

2）泵利舊改造有風險，一旦改造不成功，既造成經(jīng)濟損失，又耽誤工期，所以泵改造前應做充分的技術經(jīng)濟分析。

3）細節(jié)決定成敗。改造過程中的每一個細節(jié)都不能疏忽，否則可能造成嚴重后果。

4）改造項目歷時長，牽扯面多，溝通協(xié)調(diào)、互相配合非常重要。

5）本次改造由于蘇爾壽內(nèi)部規(guī)定，更換零件只能進口。以后類似改造，在保證質(zhì)量的前提下，可以考慮國產(chǎn)。

High Pressure Boiler Feed Water Pump Modification Project

Tian Jing

One set of high pressure boiler feed water pump is relocated to China from an offshore chemical plant and is planned to be used in a methanol project.Since the pump had been worked for several decades then left unused for some time，it has to be modified to be able to rework in local conditions.Firstly，dismantle the pump，check each part and replace the worn one.Secondly，select auxiliary accessories suitable for Chinese standard and site condition.Finally，test the modified pump set.Test result shows that the modified pump can meet process request，efficiency reaches the predicted object.Generally speaking，for the modification project，the basis is detailed plan，the guarantee is careful attitude，the key is prompt and efficient communication and cooperation.

high pressure boiler feed water pump；modification；dismantle and check；test

TK223.52

B

1003-6490（2016）06-0010-05

2016-06-03

孫國才（1984—），男，河北平山人，助理工程師，主要從事化工施工圖設計、安全設計工作。

收稿日期：2016-06-01

作者簡介： 田靜（1976—），女，河北涿州人，機械工程碩士，工程師，主要從事機泵專業(yè)的設計管理工作。