往复泵安全阀断裂分析与解决方案

往复泵安全阀断裂分析与解决方案中国卫星海上测控部郭宏强殷胜【摘要】本文简要介绍往复泵的工作原理，重点分析往复泵安全阀断裂的故障原因，并提出改造方案，文章最后提出几点管理要点。【主题词】往复泵安全阀泵阀1故障现象某船往复泵在工作时，无真空度，无排出压力，打开放气旋塞检查无气体排出，同时往复泵在运行时活塞发出敲击声。2原理介绍往复泵正常工作原理是：活塞在泵缸内将泵缸分隔成上下两个空间，它们分别通向阀箱中各自的小室。每个小室的下部装有吸入阀，上部装有排出阀，并分别通公共的吸入室和排出室。活塞经活塞杆传动，在缸内作上下往复运动。当活塞上行时，泵缸下部空间容积不断增加，与之相通的小室内压力也随之降低，吸入室中的气体将顶开相应的吸入阀进入泵缸，于是吸入室和吸入管内的压力也随之降低，液体在吸入液面上的气压作用下，将沿吸入管上升。当活塞向下运行时，泵缸下部容积减小，压力也随之增加，迫使吸入阀关闭，并克服排出室中的压力将阀顶开，部分气体从排出管排出。此时，因活塞上部的容积在增大，吸入室中的气体改由右边小室的吸入阀吸入泵缸上部，吸入管中液面继续上升。这样，活塞继续不断运动，吸入管中气体将不断泵排往排出管，最后液体将进入泵缸，泵开始正常排送液体。3原因排查过程导致以上故障现象的可能性原因有：1.管路进气，往复泵不能建立真空；2.泵阀关闭不严，导致真空不能建立；3.安全阀损坏，导致吸排腔沟通。首先判断为污水井吸干，管路进气，往复泵不能建立真空，或者在清洗系统滤器时，滤器盖关闭不严漏气所致。但将进泵前的阀关闭，检查其真空度仍然为零，这说明并非上述原因所致。如果往复泵的阀漏气同样会导致上述现象发生。但拆检往复泵的吸入阀和排出阀，并未发现泵阀关闭不严的现象。进一步检查了往复泵的安全阀，发现阀内的弹簧断裂。下面主要分析导致弹簧断裂的原因：安全阀受来自下部弹簧向上的一个机械顶力，受吸入腔向上的一个吸入压力，还受到安全阀本身向下的一个重力，在安全阀上部受到排出腔的一个压力，这样安全阀处于上下受力平衡，也就是排出压力和重力与吸入压力和弹簧力平衡。即N吸+N弹—G重—N排=0当G重+N排—（N吸+N弹）≥0时，安全阀打开，如果N吸过小，（即真空度过大）导致了弹簧断裂。导致真空度变大的分析原因如下：我们知道吸入真空度大的原因主要有,吸入液面压力,管路阻力，吸高,密度及流量等原因.1）吸如液面压力的影响当其他条件不变,吸如压力变小时那么起真空度就会变大,而该船是污水液面为自由液面与大气相通,而有多行驶在大海上所以液面压力变化不大.2）吸入堵塞①滤器脏堵②管路脏堵3）吸高影响经过查阅说明本船吸高在规定范围内。4）吸入密度的影响当往复泵吸入的粘度越大，阻力越小。抽尾轴舱污水时，污水含油量较小，真空较大，当抽辅机舱污水时，含油量较大，真空度较小。5）流量影响吸入量小于排出量也可导致吸入真空度过大。经查阅说明书，其吸入口管径为50MM，小于说明书规定值100MM。综上所述，该船往复泵真空过大吸入压力低的主要原因为吸入阻力大吸入量过小导致，要降低吸入吸入口真空解决上述问题有两种方案：1、增大吸入段安装管径以增大吸入量。2、减少往复泵的排量。4改造方案4.1方案一增大吸入管径d根据往复泵安装尺寸d，进行管径增粗。4.2方案二减小往复泵的排量根据排量计算公式Q=60K(2A-f)s﹒nm3/hA=41∏r2其中Q为排量，A为活塞面积，f为活塞截面积，S为活塞行程，n为转速。4.2.1减小往复泵活塞的直径d由Q=f(d2)可知，减少往复泵活塞直径可以减小往复泵的排量。4.2.2调整往复泵的活塞行程S可以调整偏心轮的偏心距离e来调整活塞的行程，最终达到减小往复泵的排量的目的。4.2.3调整电动机的转速或增加变速箱。通过降低电动机转速或者加装减速箱来降低往复泵的排量。综上所述，最经济的方案是增大吸入管径。5管理要点为确保往复泵工作正常，建议从以下几个方面做好日常管理工作。一是要经常检查润滑油位保持在一半以上,保持运动部件的润滑良好。二是经常清洁滤器及吸口避免垃圾油物堵塞,避免造成真空过大。三是往复泵在运行时检查是否开足吸入阀和排除阀,避免在出口或进口阀没有开的情况启动运行。四是往复泵在运行是油温不得超过70℃,电机、轴承和各摩擦部位应无过热,轴承温度不得超过70℃;还要检查填料函有无发热和过多的漏泄,以及有无异常声响。参考文献[1]费千《船舶辅机》．大连海事大学出版社．2002.2