MROY計量泵自停的分析與處理

張 釗，金 毅，靖迎濤

（1.新疆獨山子石化公司設(shè)備檢修公司，新疆獨山子 833699；2.新疆獨山子石化公司煉油廠，新疆獨山子 833699）

0 引言

某裝置ZTJ-1為計量泵，生產(chǎn)廠家為美國米羅頓，型號MROY。該泵是一種液壓驅(qū)動的隔膜式容積泵，流量可以通過遠(yuǎn)程或手動調(diào)節(jié)，在常溫狀態(tài)下計量精度可以達(dá)到1%（圖1）。工作原理：豎直的電機(jī)通過彈性橡膠圈聯(lián)軸器帶動渦桿，驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)的渦輪軸一端為偏心套驅(qū)動連桿做往復(fù)運(yùn)動，往復(fù)的連桿帶動柱塞在油缸中往復(fù)運(yùn)動，通過旁路控制油液進(jìn)出推動隔膜進(jìn)行運(yùn)動，再通過進(jìn)出口單向閥控制介質(zhì)，實現(xiàn)介質(zhì)的吸入和排出（圖2）。

該泵的輸送介質(zhì)為金屬增脫劑，根據(jù)工藝要求可以兩開一備或一開兩備。

1 故障及拆檢情況

2018年 5月3日，該ZTJ-1計量泵突然自停，現(xiàn)場盤車?yán)щy。拆檢發(fā)現(xiàn)，泵體動力端已經(jīng)無法運(yùn)動，現(xiàn)場確認(rèn)為異物進(jìn)入液壓缸造成異?？ㄋ溃瑒恿Χ硕嗵幾冃?、磨損。5月4日將該泵交與鉗工檢修，5月10日檢修結(jié)束。檢修現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)如下問題。

圖1 計量泵

（1）動力端渦輪有2個齒斷裂，其他齒有不同程度磨損（圖3）。

（2）連桿上有裂紋，變形嚴(yán)重，且連桿與軸配合面磨損（圖4）。

圖2 液壓隔膜計量泵結(jié)構(gòu)

（3）液壓缸柱塞卡死，硬性拆檢后發(fā)現(xiàn)，液力端液壓缸內(nèi)有較小顆粒物。缸體內(nèi)表面拉毛，有深約0.5 mm的溝槽。

（4）傳動渦桿軸變形，彎曲度為0.11 mm。

圖3 2個齒斷裂

2 原因分析

從檢修、拆檢情況來看，此泵在運(yùn)行過程中動力端出現(xiàn)了嚴(yán)重的傳動故障，導(dǎo)致泵體多個零部件出現(xiàn)變形、損壞甚至部件斷裂。結(jié)合此泵圖紙介紹和出現(xiàn)的零部件故障，判斷泵損壞的原因有3個。

（1）液缸內(nèi)進(jìn)入硬質(zhì)顆粒物，進(jìn)入到泵柱塞與液壓缸之間，導(dǎo)致柱塞在液壓缸內(nèi)運(yùn)動中被卡住而受阻，使整個動力端受到意外阻力。

（2）在柱塞意外阻力和曲柄驅(qū)動力的相互作用下，泵體動力端連桿發(fā)生變形，意外阻力還導(dǎo)致渦輪發(fā)生非正常齒磨損和齒斷裂、蝸桿變形。

圖4 連桿變形嚴(yán)重

（3）由于油液中存在異物，造成液壓缸拉毛。

3 解決方案

此泵是進(jìn)口設(shè)備，動力端配件訂貨至少需要3個月，而生產(chǎn)需要必須備用，因此選擇緊急修復(fù)。

（1）渦輪斷齒缺乏修復(fù)手段，考慮到只有1個齒部分?jǐn)嗔选⒘?個齒輕微受損，因此只進(jìn)行了簡單的倒角修復(fù)處理，作為緊急備用，等待配件到貨后更換。

（2）測繪制作新的連桿（圖5）?？紤]到原配件為鑄鋁，而工廠缺乏該材料，應(yīng)急選用45#鋼。大頭瓦與偏心套間隙缺乏標(biāo)準(zhǔn)，采用了通用的標(biāo)準(zhǔn)，間隙控制在0.20 mm。

圖5 新的連桿

（3）測繪制作旁路控制柱塞（圖6）。

（4）矯正修復(fù)彎板。

（5）研磨泵柱塞和油缸內(nèi)壁，達(dá)到粗糙度Ra3.2.

（6）矯正蝸桿軸，彎曲度其達(dá)到0.02 mm的標(biāo)準(zhǔn)。

4 運(yùn)行效果

2018年5月9日，修復(fù)安裝完畢，開泵試運(yùn)1 h，動力端運(yùn)行正常，無異響，溫度、振動、排出壓力正常。但是排出流量調(diào)節(jié)異常，手動調(diào)節(jié)柄刻度在5%，遠(yuǎn)程監(jiān)控流量卻達(dá)到了90%，流量無法調(diào)節(jié)。

圖6 旁路控制柱塞

分析認(rèn)為，原曲柄變形嚴(yán)重、無法精確復(fù)制，而新制作的曲柄和舊曲柄尺寸可能有誤差，導(dǎo)致流量控制柱塞運(yùn)行位置和原設(shè)計有誤差。該設(shè)備是進(jìn)口的，廠家不提供相關(guān)零件圖，因此只能自行解決。

該泵流量的控制原理：當(dāng)控制閥調(diào)到50%的流量，旁路開口在柱塞吸入行程一半處打開，在下一個排出行程時，柱塞推動的油在第一個50%行程時通過打開的旁路回到油箱之中，之后旁路開口被控制塞關(guān)閉，余下的50%柱塞位移將施加到隔膜上，所以只有柱塞一半行程的流體被排放。對控制閥0%的流量設(shè)定也可以通過同樣的的方法進(jìn)行分析，即所有的液壓油都被旁路到油箱中。通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手柄使旁路開口能在整個柱塞行程所希望的百分比位置關(guān)閉，實現(xiàn)排出流量的調(diào)節(jié)。依照原理，只能通過調(diào)整旁路控制塞在控制閥中的位置來控制流量，而旁路控制塞的位置是由固定在泵柱塞上的彎板（圖2）決定的，那么現(xiàn)有的彎板已經(jīng)發(fā)生了變形，經(jīng)過了鉗工的手工矯正，原來的尺寸已經(jīng)發(fā)生了變化?，F(xiàn)在只能通過目前彎板的尺寸來做調(diào)整。

（1）因為缺乏設(shè)計數(shù)據(jù)，只能通過實驗來確定彎板的定位。測量柱塞在極限位置彎板安裝中心位置與左端的距離L，然后開泵，觀察流量。

（2）通過3次彎板調(diào)整與觀察，發(fā)現(xiàn)了L和P（P是手動調(diào)節(jié)柄的顯示流量與實際流量的比值）是正比例關(guān)系，就簡單定義為一次函數(shù)L=kP+b（k和b是常數(shù)，k0），作出一次函數(shù)圖，找到P=1時的L值，然后調(diào)整彎板實現(xiàn)L值（表1、圖7）。

表1 3次彎板調(diào)整的數(shù)據(jù)

（3）根據(jù)一次函數(shù)圖，要實現(xiàn)P=1，確定 L=88.6 mm。

（4）根據(jù)計算數(shù)據(jù)L=88.6 mm，手工調(diào)整彎板的彎曲度后安裝開機(jī)試運(yùn)。在手動調(diào)節(jié)柄刻度為 49%時，實際流量達(dá)到了50%，基本實現(xiàn)了調(diào)節(jié)目標(biāo)。

本次維修是應(yīng)急維修，可以作為緊急備用（實際開機(jī)1個月）。

圖7 一次函數(shù)圖

5 建議

（1）由于泵體動力端的嚴(yán)重故障，導(dǎo)致動力部分各零部件以及液壓缸產(chǎn)生不同程度的損傷，目前的維修無法保證長周期運(yùn)行，建議申報新的動力端和液力端。

（2）由于該類型計量泵在換油時不能徹底更換，會導(dǎo)致動力端長期磨損的金屬物沉積在底部，建議每年生產(chǎn)單位對計量泵動力端齒輪箱做一次清洗，避免類似狀況發(fā)生。