強制循環(huán)蒸發(fā)器中混流泵的應(yīng)用與維護

王凱

（中鋁中州鋁業(yè)有限公司，河南 焦作 454174）

1 前言

蒸發(fā)器是氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)中必備的重要設(shè)備之一。強制循環(huán)蒸發(fā)器大多在燒結(jié)法工藝中采用，或在拜耳法蒸發(fā)器的閃蒸器后增加強制循環(huán)效作為進一步提高母液濃度，從而達到排除生產(chǎn)系統(tǒng)中碳酸鈉的作用?；炝鞅檬菑娭蒲h(huán)蒸發(fā)器必備的關(guān)鍵設(shè)備。中鋁中州鋁業(yè)有限公司共有強制循環(huán)泵六臺，其軸封均采用非平衡式機械密封，該設(shè)備由于輸送的介質(zhì)為高濃度的碳酸鈉或氫氧化鈉溶液，因此腐蝕較嚴重，機械密封由于腐蝕運行周期一般在6-15個月。由于該設(shè)備體積較大（流量9800m3/h，揚程2.5米，進出口直徑1.4米），因此檢修工作量較大。常規(guī)檢修8個人需32小時，通過對設(shè)備結(jié)構(gòu)的研究，針對工作量最大的進出口管道割除安裝，葉輪備帽拆安，以及葉輪的拆安等影響檢修工期及工作量的環(huán)節(jié)進行專項分析，本文通過分析對檢修方案及順序做了革命性調(diào)整，現(xiàn)在檢修該設(shè)備僅需6個人16小時即可完成。

1 混流泵照片、結(jié)構(gòu)及各部構(gòu)成，簡圖如下：

圖1 蒸發(fā)混流泵結(jié)構(gòu)簡圖

如圖1所示：機械密封（4）安裝需從葉輪側(cè)推到位后將軸與機械密封一同裝入泵殼中。因此我們事前將軸承體（1）與前后軸承（3）、梅花聯(lián)軸節(jié)（2）、機械密封（4）以及軸組成部件（軸承體總成）備用。

2 改進前檢修過程

拆檢過程：將進口桶節(jié)（10）從中間將筒體整體割去1000mm左右吊出，前泵蓋（7）卸掉，卸掉葉輪背帽（8），再在葉輪輪轂前端部（進料管側(cè)為前，軸承體側(cè)為后）焊上兩根拉桿做成千斤頂支架，將葉輪頂出，接著將軸承體與泵殼連接螺栓拆除，再將軸承體從泵殼中拆出。

安裝過程：首先將組裝好的軸承體組件與泵殼連接好，然后將葉輪從泵殼前端裝入軸內(nèi)，再將葉輪背帽上緊，然后將前泵蓋上好，最后將割掉的進口筒節(jié)對好并將兩道焊口滿焊好后試漏。

3 該檢修過程存在以下幾個難點與問題

3.1 進口筒節(jié)割除存在的問題如下

（1）進口筒節(jié)直徑為1.4米，因此無論是割去一節(jié)還是安裝時對口難度，焊接工作量均較大，僅拆裝進口筒節(jié)兩個焊工同時不停施焊就需要至少四個小時時間。

（2）進口筒節(jié)每次檢修時均需增加兩道焊口，使得進口筒節(jié)極易磨損并增加許多泄漏點，使得筒節(jié)上焊縫壓焊縫，經(jīng)常需要進行更換，無故了增加備件及檢修費用。

（3）由于進口筒節(jié)割除焊接過程管道及相鄰法蘭受熱較大，因此經(jīng)常出現(xiàn)檢修結(jié)束后進口筒節(jié)兩側(cè)未動的法蘭泄漏，造成重復(fù)性檢修并且無限延長檢修時間，每道法蘭更換密封墊至少需要四人八小時，且因墊子較大費用較高。

（4）由于焊口較長，焊接工作量較大，因此檢修結(jié)束后基本都需蒸發(fā)器內(nèi)進水試漏，經(jīng)反復(fù)補焊后才能交工，不但延長檢修時間且耽誤設(shè)備及時開啟，且大量消耗焊條等輔材費用。

3.2 背帽拆除困難。

該設(shè)備葉輪背帽開始時設(shè)計為圓形，其直徑達到300mm，重量較重，拆卸非常困難，最長時僅背帽拆除就用過2-3天時間，后經(jīng)多次改進，將背帽改為方形，做一方形工具，用幾米長的加力桿進行拆除，大大節(jié)約了拆除時間，但一般也需4-5個人1～2小時時間，且該拆除方法全靠人力進行，因此非常消耗體力。

進口筒節(jié)之所以要割去一節(jié)，也主要是為了拆卸背帽與葉輪方便所為。因此背帽拆除是該設(shè)備檢修過程中的難點之一。

3.3 前泵蓋拆除困難。

前泵蓋直徑達到1.7米，僅一圈M30的螺栓就有48條，雖然現(xiàn)在采用了風(fēng)動扳手大大節(jié)約了拆除時間且降低了勞動強度，但僅拆除螺栓也需3個人1個小時時間。工作量仍然較大。且螺栓拆除后由于泵蓋直徑較大，其與泵殼配合面由于長期運行結(jié)疤結(jié)的較死，因此泵蓋與泵殼分離也成為檢修過程中較困難的環(huán)節(jié)之一。最長時僅泵蓋拆除也出現(xiàn)過兩個班時間。且拆除及安裝時由于泵蓋需嵌入泵殼內(nèi)，檢修時無法將泵蓋吊正，因此僅在設(shè)備上部至少需設(shè)置3臺手拉葫蘆，且屬于歪拉斜吊，還需人工將泵蓋推進泵殼內(nèi)方可完成，造成檢修現(xiàn)場危險因素大大增加，且工作量較大。檢修過程中就曾出現(xiàn)過由于人員少造成泵蓋晃動傷人的情況。

3.4 葉輪拆除困難。

葉輪直徑1.7米，正是因為該設(shè)備葉輪設(shè)計與泵蓋直徑相同，所以要想將葉輪從泵殼前端拆除，必須將前泵蓋拆除，這也是前泵蓋必須拆除的原因。由于葉輪直徑較大，重量較重，雖然其與軸之間系錐度鍵連接，但由于軸與葉輪之間無法避免物料進入，因此配合面之間常被結(jié)疤結(jié)死，因此拆除困難。現(xiàn)在采用液壓千斤頂（100t）進行拆除。（如下圖2所示），先在輪轂端面對稱焊上兩根M40的拉桿，并須用加固連接板進行加固，以防焊接面積較小無法承受千斤頂?shù)膲毫Χ撻_。由于位置較小，且輪轂端面較窄，使得焊接難度較大，往往僅焊接并加固兩條拉桿就需近2個小時時間。拉桿焊接好后，套上制作好的背板，加上千斤頂方可將葉輪頂出。因此葉輪輪轂處設(shè)置千斤頂?shù)倪^程也成為該檢修過程中的難點之一。

且葉輪在安裝過程中難度也較大，與前泵蓋相比，葉輪安裝難度更大，因為葉輪重量較前泵蓋重，且葉輪安裝位置在泵殼內(nèi)，因此吊裝難度更大，往往除設(shè)置三臺手拉葫蘆外，還需至少5個人靠人力將懸掛在泵殼外的葉輪推入泵殼內(nèi)并將軸插入輪轂中。該過程危險系數(shù)較大，需要的人力較多，安裝時間較長。因此葉輪安裝也是該設(shè)備檢修過程的難點之一。

而當(dāng)葉輪拆除后，軸承體的拆除并不困難，用風(fēng)動扳手將軸承體與泵殼連接的24條螺栓拆除后，設(shè)置兩臺手拉葫蘆即可將軸承體從泵殼內(nèi)取出，新軸承體安裝與拆除相反，整個軸承體的拆裝過程需5個小時左右。

4 新的檢修模式建立

綜上所述，整個檢修過程中難點較多，危險系數(shù)較多，工作量較大。于是我們對混流泵的結(jié)構(gòu)進行了分析，考慮檢修模式能否進行改變，經(jīng)過現(xiàn)場考察研究，我認為可以按下述程序進行檢修。

（1）拆除軸承體與泵殼連接的24條螺栓。

（2）將進口筒節(jié)上的人孔打開，檢修人員進入筒節(jié)內(nèi)部，因該處直徑達1.4米，因此操作空間足夠。

（3）將葉輪背帽割除，雖第一次割除時較困難，但此工作為一次性工作，且割除存在的不確定因素少，只是時間問題。

經(jīng)過研究準備將背帽去除后不再設(shè)置背帽，因為背帽的主要作用是葉輪安裝到位后防止運行過程中葉輪從軸中脫出，或許還可起到將葉輪與軸推緊的作用（該作用在改變檢修方式后不需要，后邊將會闡述葉輪與軸自然壓緊的方法），那么完全可以將背帽去除，待葉輪與軸完成配合后，在軸與葉輪輪轂處直接焊接擋板（如圖3所示），將擋板與軸滿焊，與葉輪輪轂斷焊即可，拆卸時將擋板割掉即相當(dāng)于將背帽拆除，可以大大減輕工作量，且減少了許多不確定因素。（如因備帽與軸配合的絲扣處進堿后形成結(jié)疤，使得備帽拆除異常困難，實際檢修過程中經(jīng)常會出現(xiàn)備帽幾個小時拆不掉的現(xiàn)象，最后沒辦法只有將備帽割除，浪費備件且造成檢修時間無法確定）

（4）拆除葉輪的問題，此處是檢修方式改變的重點之處（如圖4所示），過去是拆葉輪，改造后將葉輪與前泵蓋7之間30mm的縫隙中用30mm的小塊鋼板填入后，將前泵蓋、小塊鋼板及葉輪焊接到一起，此處在葉輪外圓的直徑方向?qū)ΨQ焊5處。目的就是將葉輪與前泵蓋連接到一起。

（5）接下來就是將軸承體與泵殼之間的24條連接螺栓拆除。

（6）然后還是用過去拆卸葉輪的方法將軸承體組件從泵殼中頂出。此處我們進行了一些改進，方法如下圖5所示：首先我們制作與輪轂端部相配合的異形法蘭，厚度為40mm，將其與輪轂端部焊接牢固，此法蘭可永久留在泵殼內(nèi)無需拆除，因此為下次檢修提供了方便。其余操作與上述3.4葉輪拆除方法一致，但是由于有了與輪轂焊接為一體的法蘭存在，千斤頂支架所需的拉桿只需用螺絲將其與法蘭連接即可，改變了過去拉桿與輪轂之間需焊接，且經(jīng)常焊接不牢固的問題。因為此時葉輪已與泵蓋焊接為整體，因此用千斤頂頂住軸即可將軸承體總成從葉輪輪轂中頂出，此時只需在泵殼外邊將軸承體總成用葫蘆拉住，并可在外部同時用葫蘆將軸承體總成向外拉，減輕了千斤頂?shù)膲毫?。最終軸承體總成從葉輪輪轂中脫出后將其拉出泵殼即可。

（7）軸承體被頂出后，即將新軸承體裝入，當(dāng)軸承體與泵殼連接的24條螺栓背上螺母后，只要用風(fēng)動板手將螺母上緊，由于葉輪位置已固定，只要將軸承體總成靠螺絲緊到位，則葉輪與軸之間的軸向位置自然到位。24條螺絲的軸向推力要比軸上備帽頂葉輪的推力大得多。因此改進前葉輪是否到位必須靠千斤頂?shù)淖饔?，且到位與否還需人為判斷。

（8）按4.3講述的方式將軸與葉輪輪轂直接用擋板連接，即相當(dāng)于過去將背帽上好。

（9）最后將前泵蓋與葉輪之間的小塊鋼板（見圖4）割除即可。此時檢修任務(wù)結(jié)束，因為沒有割除進口筒節(jié)，只需將人孔封住即可。

5 檢修模式改進后的效果

（1）檢修模式改進后省去了進口筒節(jié)割除、恢復(fù)的工作，省去了前泵蓋的拆除與安裝工作；省去了葉輪的拆除與安裝工作等。不但大量節(jié)約了人力物力，節(jié)約檢修時間，并且使進口筒節(jié)的使用周期大大延長，節(jié)約了備件費用。

（2）檢修過程簡化后，大大減少了檢修過程中不確定因素，如因割除與焊接進口筒節(jié)過程造成墊子損壞；因焊接工作量大而造成試車過程泄漏等問題，使得檢修成功率大大增加。

（3）該檢修方式經(jīng)試用后效果非常明顯，基本達到預(yù)期效果，檢修時間縮短至少1/3，工作量減少較多。

6 結(jié)語

通過我們對蒸發(fā)器混流泵檢修模式的改進，使檢修工作量大大減輕，縮短了檢修時間，為生產(chǎn)的連續(xù)性起到了重要作用。此項措施對于氧化鋁行業(yè)混流泵的檢修具有參考和推廣價值。

參考文獻

[1]惲超世，氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備，北京市新聞出版局：1990.9