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(guó)南方電網(wǎng)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(tǒng)中，閥冷系統(tǒng)泵類(lèi)設(shè)備大修或是處理泵類(lèi)設(shè)備機(jī)械密封漏水時(shí)，更換泵軸機(jī)械密封需要將老化或損壞機(jī)械密封動(dòng)環(huán)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(yùn)行過(guò)程中存在相對(duì)位移趨勢(shì)導(dǎo)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(gè)拉馬爪子不能保證受力的同時(shí)性，導(dǎo)致拔出方向有偏差，軸套很難取下，很多時(shí)候需要使用熱風(fēng)槍加熱軸套，甚至需要直接將軸套切開(kāi)才能取下。

針對(duì)對(duì)上問(wèn)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(fù)使用率，縮減機(jī)械密封更換時(shí)間。

1 現(xiàn)狀調(diào)研分析

1.1 項(xiàng)目提出原因

在閥冷系統(tǒng)泵類(lèi)設(shè)備大修或是處理泵類(lèi)設(shè)備機(jī)械密封漏水時(shí)，更換泵軸機(jī)械密封需要將老化或損壞機(jī)械密封動(dòng)環(huán)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(yùn)行過(guò)程中存在相對(duì)位移趨勢(shì)導(dǎo)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(gè)拉馬爪子不能保證受力的同時(shí)性，導(dǎo)致拔出方向有偏差，軸套很難取下，很多時(shí)候需要使用熱風(fēng)槍加熱軸套，甚至需要直接將軸套切開(kāi)才能取下。閥冷水泵結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 閥冷水泵結(jié)構(gòu)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(dòng)環(huán)座時(shí)合力不在軸心，如上圖所示，F(xiàn)合為三角拉馬合力，F(xiàn)軸向?yàn)橛行ё饔昧?，F(xiàn)n為垂直于軸的作用力，該力會(huì)導(dǎo)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(wèn)題就是保證拉馬作用力合力方向與軸心在同一直線(xiàn)。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(xiàng)目研究目標(biāo)

本項(xiàng)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(shè)計(jì)為兩爪，合力為兩個(gè)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(shè)計(jì)為方孔橫桿，抱爪與液壓軸連接通過(guò)方孔連接確保兩爪的不受力行程偏差較低；抱爪端部設(shè)計(jì)為圓柱形結(jié)構(gòu)，完全包裹動(dòng)環(huán)座，確保液壓桿發(fā)力時(shí)拉力均勻作用于動(dòng)環(huán)座圓周每個(gè)點(diǎn)。從以上3點(diǎn)的設(shè)計(jì)，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(yīng)力導(dǎo)致的形變，提高作業(yè)效率。

3 項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)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(guò)程中，保證拉馬出力與軸心在同一直線(xiàn)，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(jìn)點(diǎn)為：兩爪設(shè)計(jì)，將抱爪改成完全包住動(dòng)環(huán)座的圓柱形結(jié)構(gòu)，確保整個(gè)動(dòng)環(huán)座受力均勻，抱爪與液壓軸通過(guò)方孔連接，減小抱爪的不受力行程偏差，從兩個(gè)角度對(duì)液壓拉馬進(jìn)行改進(jìn)。本項(xiàng)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(xiàn)；

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

3.2 實(shí)施步驟

（1）項(xiàng)目申請(qǐng)，初步出具效果圖和設(shè)計(jì)方案

（2）確定裝置最終設(shè)計(jì)圖紙，申請(qǐng)專(zhuān)利

（3）完成所需物資采購(gòu)及裝置制作

（4）完成項(xiàng)目驗(yàn)收

4 詳細(xì)設(shè)計(jì)

項(xiàng)目實(shí)施中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)下圖所示，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中和現(xiàn)場(chǎng)人員充分溝通后，最終完成。

4.1 三維設(shè)計(jì)

運(yùn)用三維仿真軟件solidworks開(kāi)展三維仿真設(shè)計(jì)，經(jīng)設(shè)計(jì)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(duì)、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(shè)計(jì)

運(yùn)用三CAD開(kāi)展工程圖設(shè)計(jì)，輸出工程圖：

結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，分解示意圖如圖6所示，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示，拉拔機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示，動(dòng)環(huán)座的安裝示意圖如圖9所示

圖5 結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 分解示意圖

圖7 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 拉拔機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖9 動(dòng)環(huán)座的安裝示意圖

研制的實(shí)物如圖10所示。

圖10

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)設(shè)計(jì)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(fù)使用率，縮減機(jī)械密封更換時(shí)間。該項(xiàng)目成果可推廣用于各個(gè)特高壓、超高壓直流換流站。