探討脫氣塔釜泵斷軸的產生及處理策略

摘要：隨著我國科學技術的發展，各種技術逐步在工業制造領域中應用，使得工業的生產效率大幅度提升。現代設備充分利用電氣自動化技術已經基本實現現場運作的自動化，在未來還會朝著智能化發展。在大型工業操作現場已經基本脫離體力勞作，都會采用大型的設備工作，減少人力成本，提高生產效率。現在工業的工作者都是維修者居多，用來檢修大型設備。本文主要研究脫氣塔釜泵斷軸的產生原因，并分析處理措施。

關鍵詞：脫氣塔;釜泵斷軸問題;產生原因;處理措施

脫氣塔是一種除碳器，其主要功能是利用風力吹脫液體中的二氧化碳，減少液體對鍋爐的腐蝕作用，目前被大量應用在工業領域中，且當脫氣塔作為曝光裝置時會大量減少電能的使用。如果脫氣塔出現故障會導致惡劣的影響，所以應該注意對該設備的檢修管理。脫氣塔內含有釜泵，釜泵如果出現問題會直接導致脫氣塔無法正常工作，還會影響整個生產車間的生產進度。釜泵使用一段時間后容易出現斷軸現象，應該找出斷軸原因，分析解決措施。

一、脫氣塔釜泵概述

脫氣塔的主要功能就是作為除碳設備和曝光設備，當作為除碳設備出現時是為避免鍋爐被碳酸腐蝕，提前將液體中的二氧化碳清除，主要被放置在陽離子交換器或者反滲透裝置之后。當作為曝光設備出現時，是對鐵、錳進行氧化處理，放置在鐵錳過濾器之前，提高鐵錳過濾器的過濾效果。脫氣塔作為曝光裝置存在時有利于節約電能，增大氧化效果。脫氣塔的主要結構為圓柱形塔式結構，其中脫氣塔內部有一個釜泵，這是整個裝置最重要的組成部分，為整個環節提供動力來源。

二、脫氣塔釜泵斷軸產生原因分析

當脫氣塔使用一段時間段后，釜泵都會容易出現斷軸現象，其主要表現為軸承箱內震動幅度大且伴有雜音。如果設備出現該種現象，檢修人員拆卸設備會發現已經出現斷軸。大部分的釜泵斷軸的斷裂面都十分整齊，經過一段時間的分析可以發現其軸承斷裂是由于徑向剪切或者是徑向彎曲變形導致的。通過以上分析原因大致有四點，第一點是軸承的強度不足，本身具有一定的質量問題，導致在正常運轉時無法承受徑向應力或無法承受其生產強度導致徑向斷裂。第二點是泵的整體設計結構并不合理，釜泵的整體受力結構不平衡，導致釜泵軸承斷裂。第三點是由于釜泵軸承徑向應力過大，導致在正常運轉時發生物理形變。第四點是由于軸承的質量出現問題，在熱處理過程中生產工人操作不當導致軸承出現質量問題。以上幾點均為猜測，需要進一步排查，繼續分析驗證軸承斷裂的原因。

經過實驗分析，當釜泵的實際流動量大于額定流動量時會導致泵內的葉輪一側受力過大，進一步導致軸承的一側受力偏大，經過一段時間的發展，軸承因為無法承受超強的彎曲應力會發生形變直至斷裂。發生斷裂的原因還有軸承的軸肩處未作任何圓角處理，導致軸承應力集中在該處直接導致軸承斷裂。

三、釜泵斷軸處理措施及預防

（一）擴大平衡孔徑

經過一番計算，發現釜泵的軸向力為12309.7N，其遠超釜泵的承受范圍，可以通過擴大平衡孔孔徑這一方法增強軸承的承受能力。目前，我國大部分的企業都會采用這一方法增強釜泵的性能。并且根據我國現有對此部分的分析研究可以得知，口環間隙面積占據平衡孔總面積的1/8至1/5為最佳性能，就可以提高釜泵的可承受軸向力，使軸承的性能變好。目前平衡總面積和口環間隙面積比例數值的計算方式如下：

平衡總面積：S1=1/4πd2bz=1/4×3.14×132×3=397.995mm2;

口環間隙面積：S2=1/4π（D21-D22）

=1/4×3.14×（150.82-1502）

=188.902mm2。

該式中：D1為殼體的口環直徑，單位為mm;D2為葉輪口環直徑，單位為mm。

口環間隙面積與平衡總面積的比例為：S2/S1=188.902/397.995=0.474，經過計算得知，目前的口環間隙面積與平衡孔總面積的比值不在最佳性能的要求比值范圍內。因為其口環間隙面積是受到殼體口環直徑和葉輪口環直徑的限制，其面積是不變的，所以應該擴大平衡孔的孔徑，使其比例可以達到最佳值的范圍。如果按照口環間隙面積占據平衡孔總面積的1/5來計算，平衡孔總面積應為S=5S2=5×188.902=944.51mm2，已知面積公式為S1=1/4πd2bz，經計算d=20.02mm。目前實際的平衡孔孔徑為13mm。經過分析可得，可將其孔徑由13mm擴張至20mm。通過這一操作可以降低釜泵的實際流量，也可以對泵總體的軸向力進行控制，使其軸承保持平衡狀態。

（二）改變泵軸關鍵部位設計

通過上述分析，軸承斷裂是由于實際流量過大，軸承一側應力過大且軸肩處未做任何處理造成應力集中的現象導致軸承斷裂。所以維修人員可以改變軸承的內部構造，對其關鍵部位做部分處理，增強釜泵軸承的性能。釜泵軸承的軸肩位未做圓角處理，導致應力集中，所以可以將此改為倒圓角設計，使應力重新分散，不再集中，增強應力的性能。

四、結語

脫氣塔釜泵在生產流程中十分重要，如果設備質量不過關可能會影響工業生產進度，降低生產效率，所以應該增強其釜泵的質量，讓其在生產中平穩運轉。經過本文分析可知，其釜泵軸承斷裂是由于其泵內實際流量大于額定流量，導致葉輪一側應力過大，軸承不平衡，也受到較強的形變力的影響，造成軸承易斷裂，維修人員可以通過擴大平衡孔徑的方式解決，除此之外，還可以改變軸承軸肩部的設計，將其部位變為倒圓角設計，分散軸向力，提高設備性能。

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作者簡介：孟鵬帥（1993-），男，漢族，陜西咸陽人，本科，助理工程師，研究方向：化工工藝技術。