特高壓換流站一種泵軸軸套拔出工具研制

吳新文 丁丙候 趙世偉 沈琪堯 賈方方

（1.中國南方電網超高壓輸電公司 2.山東格林萊特電氣有限公司）

0 引言

在特高壓直流輸電系統中，閥冷系統泵類設備大修或是處理泵類設備機械密封漏水時，更換泵軸機械密封需要將老化或損壞機械密封動環座取下更換，需要先將軸套從泵軸上取下，泵軸與軸套配合較緊密，加上運行過程中存在相對位移趨勢導致軸套較難取下，目前僅能使用三爪拉馬將軸套取下，由于3個拉馬爪子不能保證受力的同時性，導致拔出方向有偏差，軸套很難取下，很多時候需要使用熱風槍加熱軸套，甚至需要直接將軸套切開才能取下。

針對對上問題，迫切需要研制一種全新的泵軸軸套拔出工具，可降低軸套抽出難度，減少軸套的損壞，提高軸套的可重復使用率，縮減機械密封更換時間。

1 現狀調研分析

1.1 項目提出原因

在閥冷系統泵類設備大修或是處理泵類設備機械密封漏水時，更換泵軸機械密封需要將老化或損壞機械密封動環座取下更換，需要先將軸套從泵軸上取下，泵軸與軸套配合較緊密，加上運行過程中存在相對位移趨勢導致軸套較難取下，目前僅能使用三爪拉馬將軸套取下，由于3個拉馬爪子不能保證受力的同時性，導致拔出方向有偏差，軸套很難取下，很多時候需要使用熱風槍加熱軸套，甚至需要直接將軸套切開才能取下。閥冷水泵結構如圖1所示。

圖1 閥冷水泵結構示示意圖

目前使用的三角拉馬由于支撐端使用2顆螺絲固定，3只爪子的行程偏差較大，在液壓拉馬軸向前頂使，作用在3只爪子上的力不均勻，使得3只爪子在抓住動環座時合力不在軸心，如上圖所示，F合為三角拉馬合力，F軸向為有效作用力，Fn為垂直于軸的作用力，該力會導致軸套與軸之間摩擦力加大，增加軸套取出的難度，本裝置研究需要解決的問題就是保證拉馬作用力合力方向與軸心在同一直線。三角拉馬使用及如圖2所示，可能的受力如圖3所示。

圖2 三角拉馬使用示意圖

圖3 受力示示意圖

2 項目研究目標

本項目研究一種泵軸軸套拔出工具，本裝置主要由液壓拉馬軸、液壓拉馬操作桿、3套不同直徑（主泵：DN68、噴淋泵：DN58、沙濾泵：DN38）的抱爪組成。

液壓拉馬抱爪設計為兩爪，合力為兩個方向的力之和，比三爪更容易控制拉力方向；液壓拉馬軸上設計為方孔橫桿，抱爪與液壓軸連接通過方孔連接確保兩爪的不受力行程偏差較低；抱爪端部設計為圓柱形結構，完全包裹動環座，確保液壓桿發力時拉力均勻作用于動環座圓周每個點。從以上3點的設計，盡可能的保證的了拉力方向與軸心方向一致，減少軸套與軸的摩擦力，有效的抽出軸套，降低軸套因應力導致的形變，提高作業效率。

3 項目實施內容

3.1 總體思路

本裝置的研制主要是為了解決：在取出軸套過程中，保證拉馬出力與軸心在同一直線，降低軸套與軸的摩擦力，確保軸套順利抽出，本裝置最大改進點為：兩爪設計，將抱爪改成完全包住動環座的圓柱形結構，確保整個動環座受力均勻，抱爪與液壓軸通過方孔連接，減小抱爪的不受力行程偏差，從兩個角度對液壓拉馬進行改進。本項目研究的泵軸軸套拔出工具的作用如下：

（1）確保液壓拉馬拉力與泵軸軸心在同一直線；

（2）降低軸套抽出難度，減少軸套的損壞，提高軸套的可重復使用率，縮減機械密封更換時間

3.2 實施步驟

（1）項目申請，初步出具效果圖和設計方案

（2）確定裝置最終設計圖紙，申請專利

（3）完成所需物資采購及裝置制作

（4）完成項目驗收

4 詳細設計

項目實施中，結合現場實際情況，進行詳細設計，總體設計下圖所示，項目實施過程中和現場人員充分溝通后，最終完成。

4.1 三維設計

運用三維仿真軟件solidworks開展三維仿真設計，經設計后，三維模型有以下幾部分組成：操作桿、液壓桿、方孔橫桿、方孔圓柱抱爪3對、快速鎖緊螺絲。三維仿真模型如圖4所示。

圖4 三維仿真示意圖

4.2 工程圖設計

運用三CAD開展工程圖設計，輸出工程圖：

結構示意圖如圖5所示，分解示意圖如圖6所示，機械手的結構示意圖如圖7所示，拉拔機構的結構示意圖如圖8所示，動環座的安裝示意圖如圖9所示

圖5 結構示意圖

圖6 分解示意圖

圖7 機械手的結構示意圖

圖8 拉拔機構的結構示意圖

圖9 動環座的安裝示意圖

研制的實物如圖10所示。

圖10

5 結束語

本文通過設計一種全新的泵軸軸套拔出工具，可降低軸套抽出難度，減少軸套的損壞，提高軸套的可重復使用率，縮減機械密封更換時間。該項目成果可推廣用于各個特高壓、超高壓直流換流站。