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NDPD型中压氩泵泵体带轮卡死故障分析探讨

张文杰，万洪文

(方大特钢科技股份有限公司，江西 南昌 330012)

摘 要：主要介绍NDPD型中压氩泵的结构，通过解体故障泵找出了带轮卡死的原因，并对此采取了相应措施。

关 键 词：空分设备；中压氩泵；带轮故障

1 前言

NDPD型中压氩泵是美国ACD公司生产的低温液体泵，在空分行业被广泛使用。方大特钢科技股份有限公司制氧厂(简称我厂)于2007年6月投产的一套16300Nm³/h空分设备配置了两台该泵，这两台泵为一开一备，每月倒换一次。两台泵投运后，运行状况一直良好，但到2010年10月，这两台泵先后出现了故障，主要表现为泵体的带轮被卡死。

通过对泵体进行解体发现其活塞环、导向环和填料单边磨损严重。当时考虑到这两台泵投入运行已超过3年，零部件出现一定程度的磨损应该算是正常现象，因此我厂更换了磨损的部件，重新调校设备后恢复了正常运行。但运行1～2个月后，又出现了类似故障。

考虑到NDPD型中压氩泵是进口设备，备件费用不低，备件供应周期又长，我厂维修人员又是初次接触这种设备，技术力量可能存在不足，因此我厂将泵体送至厂家售后服务部门进行维修、测试，同时请厂家技术人员到现场指导安装。维修好的设备投入运行后，又出现了类似故障。于是，再次对泵体进行解体、装配、投运，通过多次维修、调整，直到2011年7月采用微磨泵头曲轴的轴改善曲轴连杆运动轨迹后，才使该泵的运行状况得到根本改善。

2 NDPD中压氩泵构成

图1为NDPD型中压氩泵现场配管图，该泵主要由动力部分(电动机)、传动部分(泵头)和压缩做功部分(真空泵体)组成。其电动机为国产，功率为4kW，采用变频调速；泵体结构为活塞式；最大流量为7.5m³/min(标)，排气压力为2.5MPa(表压)；采用干燥的仪表空气作为密封气。

3 中压氩泵解体情况

由NDPD型中压氩泵的构成可以看出，泵头、真空泵体这两个部位异常是导致中压氩泵带轮卡死的主要因素。在历次故障中压氩泵泵体的解体时均发现这两个部位出现了问题，且每次故障零部件损坏情况基本一致。

3．1 泵头情况

泵头结构图见图2。

拆开泵头，发现存在以下情况：活塞导筒的腔体内有大量磨损的金属粉末；活塞连接头与活塞导筒的一侧磨损严重；曲轴连杆大头侧轴承盖一侧完好，一侧磨损殆尽；与曲柄连杆配合的轴承均磨损严重；泵头与真空泵体脱开后，泵头无法正常盘动(这说明卡住了)；曲轴支撑轴承正常，润滑脂无异常。

3．2 真空泵体情况

真空泵体结构图见图3。

拆开真空泵体后发现存在以下情况：真空泵体内活塞杆上导向环、活塞环单边磨损严重；活塞杆上的活塞填料组上的四氟垫有一定磨损(这是设备运行时出现了漏液引起的)，活塞杆上的特殊平垫和铜制压紧螺帽也有磨损，且磨损方向与泵头的活塞连接头、活塞导筒的一侧的磨损相同；真空泵体内没有发现异物，外观无明显异常；与泵头脱开后，真空泵体的活塞杆能自如往复于真空泵内的工作行程区间。

4 故障处理

多次解体NDPD中压氩泵后发现该泵机械传动除曲柄的小头与轴承之间存在微小的调整余量，其他部位基本没有调整的地方，而且每次故障现象和损坏的零部件都基本相同。

每次故障出现时，我厂都更换了泵头零部件(含活塞导筒、活塞连接头、曲柄两端的轴承等)和真空泵体零部件(含导向环、活塞环、活塞杆上金属密封圈的填料等)。除第一次更换时因没有做好泵头壳体的密封而造成泵头底座进水外(事后采用密封胶密封得以解决)，其余每次对泵体解体后的处理情况均相同。

从图3中故障泵的解体情况可以发现，NDPD中压氩泵发生带轮卡阻的关键原因就是泵头卡死了，表现在图2中的曲柄连杆与轴承卡死了。从机械运行的轨迹来分析，主要是由于曲柄连杆与轴承(含轴)卡死了，由此造成与其连接、传动的系统都出现了磨损。

4．1 曲柄连杆与轴承(含轴)卡阻的处理

4．1．1 原因分析

图4为因卡阻而损坏的轴。该轴承是滚针轴承，轴承的滚道在轴上，从图4可以看出轴上材料已明显剥落，轴上的台阶亦有磨损，说明轴承的滚道已经被损坏。同时从拆下的轴承与轴的外观可以看到，轴承盖已被磨掉，轴承盖明显挤在轴的台阶上。经过分析，认为造成氩泵带轮卡阻的主要原因是轴承与轴的间隙太小，滚针轴承无法实现轴心平行状态的自我调整，导致出现了螺旋旋转现象和一系列磨损现象。

4．1．2 处理措施

利用磨床对泵头的轴修磨约3～5μm，以增加轴承与轴的间隙。重新装配新轴和滚针轴承，轴承必须按一定螺旋方向装配至轴上，并旋至顶且紧靠装配台阶部位。

4．2 影响卡阻的其他因素处理

1)曲柄连杆与轴承的处理。在对曲柄连杆与轴承进行装配和加润滑油的过程中，发现未带负荷时曲柄连杆与轴承转不动。经过分析发现产生这种现象的原因是两者间隙太小，用油枪加油后两者之间形成了较大的静压力。通过打开排油孔泄压后，曲柄连杆与轴承的转动恢复正常。

2)更换润滑油品种。在检修过程中，发现以前使用的润滑油存在易粘灰，难清洗和油性不好等缺点，因此改用了美孚28(红色)润滑油，这种油亦适用于低温场所，不仅杜绝了原润滑油存在的缺陷，改善了轴承的工作环境，而且价格也较原润滑油低很多。

5 效果

2011年7月后，两台NDPD中压氩泵使用的曲轴都进行了修磨，并先后投入使用。投用至今，两台泵运行一直正常，未出现带轮卡死故障，也未出现漏液现象，满足了生产需要，节约了备品备件。