曾明星

(唐山三友鹽化有限公司，河北 唐山 063605)

1 前言

海水制鹽屬于傳統(tǒng)生產(chǎn)行業(yè)，工藝流程簡(jiǎn)單，但受制于生產(chǎn)環(huán)境影響，生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)水平、行業(yè)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化相對(duì)其他行業(yè)發(fā)展緩慢，水平較低。隨著近些年制鹽行業(yè)機(jī)械化發(fā)展，收鹽作業(yè)已逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，收鹽方式主要分為收鹽機(jī)池內(nèi)收鹽和鹽泵輸送收鹽兩種方式。前者對(duì)結(jié)晶池池底強(qiáng)度要求較高，需能承受收鹽機(jī)、運(yùn)輸車重量不破壞池板，優(yōu)點(diǎn)為收鹽效率高、設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單。唐山三友鹽化有限公司(以下簡(jiǎn)稱“公司”)因結(jié)晶池底較軟不適于池內(nèi)收鹽、運(yùn)輸，因此采用鹽泵輸送至坨臺(tái)，通過(guò)弧形篩或離心機(jī)進(jìn)行鹽、水分離并集坨的方式收鹽。

公司2017年開(kāi)始采用直吸式收鹽機(jī)進(jìn)行收鹽作業(yè)，主要由牽引柴油機(jī)、集鹽耙、收鹽泵組成。該鹽泵為唐山市水泵廠所生產(chǎn)臥式離心水泵，型號(hào)：SY100-40，流量100 m3/h，揚(yáng)程40 m，功率22 kW，轉(zhuǎn)速2 950 r/min，軸承型號(hào)6308，軸封采用盤(pán)根密封。

因收鹽泵為立式安裝，使轉(zhuǎn)子承受軸向力加大，且輸送介質(zhì)為固液混合物，流體比重、固液混合均勻程度均會(huì)有所波動(dòng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸向、徑向穩(wěn)定性變差，軸承易損壞。轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定及鹽結(jié)晶對(duì)盤(pán)根磨損嚴(yán)重，使軸封泄漏頻繁，公司試驗(yàn)使用骨架油封替代盤(pán)根，但仍未解決軸封泄漏問(wèn)題，不但嚴(yán)重影響設(shè)備面貌、腐蝕機(jī)體，鹵水也易淋至泵體進(jìn)入軸承箱導(dǎo)致潤(rùn)滑失效、軸承損壞，設(shè)備維修頻繁，嚴(yán)重影響收鹽效率。

2 改進(jìn)方案的確定

2.1 鹽泵選型

SY100-40型收鹽泵已在公司使用多年，基數(shù)大、配件存量充足，零部件供應(yīng)系統(tǒng)成熟，且該泵屬于技術(shù)成熟、各行業(yè)中普遍使用的臥式離心泵，具有成本低、結(jié)構(gòu)可靠、易維修等優(yōu)勢(shì)，故優(yōu)先選擇以該鹽泵為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)，不宜直接更換泵型。

2.2 鹽泵改進(jìn)

2.2.1 故障分析

該鹽泵為臥式設(shè)計(jì)、立式使用，且輸送介質(zhì)為非純凈流體，固液混合流體導(dǎo)致轉(zhuǎn)子運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定、軸向徑向受力軸承易損壞，軸封因顆粒磨損易泄漏。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際維修情況，葉輪因磨損約1 a更換1次至2次，軸承如潤(rùn)滑狀況良好約3個(gè)月至6個(gè)月更換一次，如鹵水浸入潤(rùn)滑失效軸承約1周更換一次，軸封約1周至1個(gè)月維修或更換一次。

由此可見(jiàn)，該泵主要為軸封、軸承維修最為頻繁，且軸封泄漏也直接影響軸承使用壽命。軸封、軸承維修均需要對(duì)泵體進(jìn)行徹底拆解，工作量大、維修時(shí)間長(zhǎng)。因此針對(duì)軸封、軸承故障率高的問(wèn)題急需進(jìn)行解決改進(jìn)，重點(diǎn)是首先解決軸封泄漏，其次是軸承損壞。

2.2.2 解決措施

(1)軸封泄漏解決措施。

常見(jiàn)的軸封型式主要有機(jī)械密封、填料密封。

填料密封是一種傳統(tǒng)的接觸式密封，應(yīng)用較廣，對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸允許有軸向竄動(dòng)。其不足是密封性能稍差，軸不允許有較大的徑向跳動(dòng)，功耗大、磨損軸、使用壽命短。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維修方便， 但泄漏量大、功率損失大。因此，填料密封用于輸送一般介質(zhì)，如水，不適用于石油及化工介質(zhì)，特別是不能用在貴重、易爆和有毒介質(zhì)中。

機(jī)械密封密封性能好，性能穩(wěn)定，泄漏量很少，摩擦功耗低，使用周期長(zhǎng)，對(duì)軸磨損很小，但其機(jī)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高、價(jià)格較貴、維修不方便，加工安裝維修保養(yǎng)比一般密封要求高。機(jī)械密封適用于輸送石油及化工介質(zhì)，可用于不同粘度、強(qiáng)腐蝕性的介質(zhì)。其缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)制造加工要求高；安裝與更換比較麻煩，并要求工人有一定的安裝技術(shù)水平；發(fā)生偶然性事故時(shí)處理較困難；一次性投資高。

通過(guò)兩種軸封類型的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，機(jī)械密封的高價(jià)格、高安裝維修水平要求、泄漏不易處理等特點(diǎn)，不適用于制鹽行業(yè)工人技術(shù)水平相對(duì)較低、產(chǎn)業(yè)相對(duì)粗獷型的要求，而且收鹽泵輸送介質(zhì)為固液混合物，易導(dǎo)致機(jī)械密封端面受損造成泄漏，在原盤(pán)根密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)械密封改造改動(dòng)相對(duì)較大，導(dǎo)致原有配件無(wú)法通用。而盤(pán)根密封以及公司試驗(yàn)骨架油封替代盤(pán)根的改進(jìn)經(jīng)使用驗(yàn)證，均不成功。

為盡量減少收鹽泵原結(jié)構(gòu)的改變、保證原有零部件通用性，考慮使用泥狀填料替代盤(pán)根。泥狀填料安裝方便，可實(shí)現(xiàn)不停泵維護(hù)(即在不停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)整、維修、補(bǔ)充)，維修強(qiáng)度低；無(wú)規(guī)格限制，適用于不同填料箱、通用性強(qiáng)，便于存儲(chǔ)、采購(gòu)，可減少庫(kù)存；泥狀填料具有自潤(rùn)滑性能，摩擦系數(shù)小，可以減少軸功率的損失；不磨損軸套，減少維護(hù)工作量，泥狀填料對(duì)填料箱和軸無(wú)需苛刻的精度要求，特別適用于已磨損軸的密封。

綜上所述，泥狀填料極其適合公司收鹽作業(yè)環(huán)境，適于進(jìn)行軸封改進(jìn)試驗(yàn)。首先通過(guò)測(cè)量填料箱在泵支架的相對(duì)位置，在填料箱打孔、攻絲M12，作為泥狀填料注入口；測(cè)量軸套、填料箱軸孔，可知軸孔內(nèi)徑Φ54，軸套外徑Φ50，間隙為2 mm，壓蓋內(nèi)徑Φ41.5，泵軸外徑Φ40，間隙為0.75，可知壓蓋與軸間隙滿足泥狀填料加注條件，而軸套與軸孔間隙過(guò)大，直接加注會(huì)導(dǎo)致泥狀填料泄漏至泵室無(wú)法滿足密封壓力。因此在改進(jìn)后，需在泥狀填料加注前在填料箱最底部放入一件骨架油封50×70×12，避免泥狀填料泄漏。

為降低改進(jìn)試驗(yàn)成本，沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)泥狀填料加注膠槍，利用現(xiàn)有液壓拉馬，制作加注槍頭，配合液壓拉馬活塞進(jìn)行加注。

(2)軸承損壞解決措施。

因該泵原設(shè)計(jì)為臥式離心泵，立式安裝使用，使轉(zhuǎn)子承受軸向力加大，原軸承選用6308深溝球軸承，不適用于承受軸向力工況，故選用7308DB角接觸球軸承，既可以承受一定軸向力，又可以承受徑向力，且軸承內(nèi)徑Φ40、外徑Φ90、厚度23 mm，與原深溝球軸承尺寸相同，無(wú)需改變?cè)幂S承箱尺寸。

3 鹽泵維修關(guān)鍵點(diǎn)

3.1 泵體維修

通過(guò)鹽泵維修總結(jié)，其葉輪損壞主要為葉輪口環(huán)磨損導(dǎo)致上量不足，而使用0.5 a或1 a的葉輪流道磨損并未達(dá)到失效程度。因此葉輪損壞主要為裝配精度、檢修質(zhì)量導(dǎo)致，在收鹽泵檢修中應(yīng)該尤其注意通過(guò)調(diào)整軸承壓蓋調(diào)整墊片厚度，使葉輪在泵室中間位置，口環(huán)不會(huì)摩擦泵殼；泵軸安裝后應(yīng)對(duì)軸頭(葉輪安裝位置)打表確保徑向跳動(dòng)不超0.04 mm，泵體支架、泵殼、泵蓋止口應(yīng)清理到位滿足定位要求，保證轉(zhuǎn)子、泵殼同心、無(wú)摩擦。

3.2 對(duì)中找正

據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，對(duì)中不良率可使軸承壽命成三次方遞減，因此轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的正確對(duì)中找正是保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)周期的重要手段，可消除軸承徑向與軸向的額外應(yīng)力，避免對(duì)中不良所引起的振動(dòng)，避免軸承、軸封提前損壞。鹽泵維修中應(yīng)注重對(duì)中找正，確保軸向、徑向偏差小于0.1 mm，聯(lián)軸器檢修3 mm～5 mm，彈性膠塊完好。

4 改進(jìn)效果

收鹽泵于3月進(jìn)行改進(jìn)，4月在收鹽作業(yè)中進(jìn)行試用，已投用近3個(gè)月，軸封無(wú)泄漏，泵組運(yùn)行平穩(wěn)，設(shè)備運(yùn)行狀況得到極大改善，實(shí)現(xiàn)在不改變泵原零部件尺寸基礎(chǔ)上，降低設(shè)備故障率、鹽場(chǎng)運(yùn)行壽命的目的，達(dá)到了試驗(yàn)效果。

5 效益分析

(1)維修成本?，F(xiàn)有收鹽泵收鹽季維修每月平均約2次，單次維修費(fèi)約0.05萬(wàn)元，每年收鹽約9個(gè)月，維修費(fèi)用0.05×2×9=0.9萬(wàn)元，改進(jìn)后根據(jù)目前使用狀況預(yù)計(jì)每年維修2次，維修費(fèi)約0.057萬(wàn)元，單臺(tái)泵年節(jié)約維修費(fèi)用0.843萬(wàn)元。

(2)人工成本。收鹽泵改進(jìn)前軸封、軸承維修均需整體拆卸，維修需2名工人約6個(gè)工時(shí)，按人工工資350元/d，改進(jìn)前單臺(tái)收鹽泵維修年度人工成本2×6×350/8×2×9=9 450元，改進(jìn)后單臺(tái)收鹽泵維修年度人工成本2×6×350/8×2=1 050元，年節(jié)約人工成本0.84萬(wàn)元。

綜上所述單臺(tái)泵改進(jìn)年可節(jié)約維修費(fèi)用約0.843+0.84=1.683萬(wàn)元，收鹽泵改進(jìn)后，軸封泄漏可實(shí)現(xiàn)在線加注泥狀填料消漏，維修簡(jiǎn)單、降低維修難度，提高檢修效率、縮短維修時(shí)間，維修過(guò)程中通過(guò)提高檢修、裝配質(zhì)量，可有效降低故障率，改善設(shè)備面貌，延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期，提高收鹽作業(yè)效率。

6 小結(jié)

通過(guò)對(duì)臥式離心收鹽泵的改進(jìn)，以及對(duì)收鹽泵故障原因分析、檢修過(guò)程要點(diǎn)的探討，解決了在海水制鹽的惡劣工況下收鹽泵故障率高的問(wèn)題，不僅大幅降低維修成本，而且能實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)，極大地節(jié)約維修時(shí)間和降低維修強(qiáng)度。此次改進(jìn)對(duì)制鹽行業(yè)其它用途離心式輸送泵也具有借鑒意義，泥狀填料替代盤(pán)根密封可最大限度減少設(shè)備本體的改動(dòng)，減少改進(jìn)難度和成本，使設(shè)備滿足收鹽作業(yè)工況。