天津一汽夏利汽車股份有限公司內(nèi)燃機(jī)制造分公司熱處理滲碳生產(chǎn)線為1995年從德國(guó)引進(jìn)，該生產(chǎn)線為雙排推桿式，淬火油槽為密閉式油槽，油槽溫度具備雙向溫度控制。升溫時(shí)，采用插入式電加熱器實(shí)現(xiàn)，降溫時(shí)通過(guò)將油吸入管板式熱交換器冷卻（見(jiàn)圖1），淬火冷卻介質(zhì)為自來(lái)水。
圖1 油槽冷卻系統(tǒng)
熱交換器和油冷卻泵均安裝在主體爐與回火爐之間的地坑中，地坑深度2800mm，管道布局較緊湊，地坑內(nèi)部維修空間較小，且設(shè)備運(yùn)行時(shí)，地坑中的環(huán)境溫度高達(dá)60℃以上，工況比較惡劣。
該系統(tǒng)中熱交換器壽命較長(zhǎng)，在一個(gè)使用周期（3個(gè)月）中極少出現(xiàn)故障，但油冷卻泵卻經(jīng)常因?yàn)檩S承損壞和機(jī)械密封損壞造成停線維修，因空間狹小，環(huán)境溫度高，維修工作進(jìn)展緩慢，平均需停線1～2h，對(duì)品質(zhì)和生產(chǎn)造成一定影響。同時(shí)因?yàn)樵摰乜又凶鳂I(yè)屬于密閉空間作業(yè)，爐內(nèi)溢出的廢氣和二氧化碳容易在地坑中富集，存在人員窒息、中暑的風(fēng)險(xiǎn)。
綜合以上因素，現(xiàn)有熱交換系統(tǒng)急需進(jìn)行改造以消除由于油冷卻泵故障造成的停線影響，降低維修人員勞動(dòng)強(qiáng)度，消除密閉空間作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。
上面已經(jīng)提到，因?yàn)闊峤粨Q器為管板結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了我公司水源的特點(diǎn)，采用耐海水腐蝕的316L不銹鋼，基本能滿足全周期使用不出現(xiàn)泄漏和油水混合故障，所以并不是我們著眼的重點(diǎn)。我們著眼的重點(diǎn)是嘗試將油冷卻泵從地坑提升至地面以上，同時(shí)通過(guò)旁路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)故障時(shí)不停線維修，從而消除人員維修和設(shè)備運(yùn)行的安全隱患。
該泵為臥式離心式管道泵，揚(yáng)程90m，流量740m3，本身無(wú)自吸功能，所以布置在地坑低位低于油槽底部的位置以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)吸排，如果單純的從地坑中提升至地面以上安裝，可能會(huì)因流量減少造成冷卻速度變慢，甚至因吸不上油液造成自動(dòng)控制失效。
一般情況下，離心式管道泵如果要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重復(fù)啟動(dòng)，通常采取安裝底閥或低位安裝，但該油槽為保證能將淬火時(shí)的熱油及時(shí)進(jìn)行冷卻，吸油口朝上布置在液位高位，所以安裝底閥不可能實(shí)現(xiàn)，這也是原設(shè)計(jì)將油泵安裝在低位的原因。
油冷卻泵中心線位于地坑底部以上132mm；地坑底部相對(duì)于地面為-2800mm，現(xiàn)狀油冷泵中心線相對(duì)于地面為-2668mm；吸油口位于地面以上390mm。所以，吸油口與油冷卻泵中心線的高度差為390+2668=3058mm。
考慮將油冷泵提升至地面進(jìn)行安裝的參數(shù)：油冷卻泵中心線位于地面以上132mm；吸油口位于地面以上390mm；吸油口與油冷卻泵中心線的高度差為158mm。
同時(shí)考慮油槽液位在工作時(shí)應(yīng)該維持在地面以上490～590mm，所以地上安裝時(shí)吸油口與油冷泵中心線高度差在258～358mm，該泵可以實(shí)現(xiàn)地面以上安裝。
為保險(xiǎn)起見(jiàn)，不破壞原有系統(tǒng)，我們將油槽底部聯(lián)通油冷卻泵的放空管道閥門截止，形成常閉狀態(tài)，利用油冷卻泵前端油槽放空管道的接口引一根垂直管道，接到地面以上，另外安裝一臺(tái)油冷卻泵，出油口串入原有管道，完成了旁路系統(tǒng)的布置，將新泵的電機(jī)引線在電器柜內(nèi)通過(guò)加裝斷路器實(shí)現(xiàn)兩路手動(dòng)切換，由現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員倒換斷路器和相關(guān)的閥門開(kāi)閉進(jìn)行兩個(gè)泵的控制切換。
但該泵的氣蝕余量，吸程等參數(shù)在手冊(cè)上沒(méi)有提供，相關(guān)的計(jì)算無(wú)法進(jìn)行，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，我們擔(dān)心因?yàn)楦叨炔畹臏p少以及泵能力過(guò)大，有可能在脈沖控制啟停過(guò)程中因排出與吸入量不匹配會(huì)造成泵體與立管間存在空腔，反復(fù)積累可能會(huì)造成泵的損傷，為此我們?cè)诹⒐苌系陀谟筒鄣奈恢蒙习惭b不銹鋼單向閥，反向截止，起到底閥的作用，在泵停止時(shí)，橫向管道中的余油會(huì)補(bǔ)充到立管中，保證泵的葉輪一直浸沒(méi)在油液中，從而實(shí)現(xiàn)反復(fù)啟停（見(jiàn)圖2）。
圖 2
管道改造過(guò)程中，考慮到首次啟動(dòng)管內(nèi)無(wú)油，啟動(dòng)后需要排除氣阻，所以預(yù)先安裝了注油口與放氣口，同時(shí)為了能在更換熱交換器時(shí)完全回收熱交換器內(nèi)的余油，在管道最低位安裝了放油閥，從而實(shí)現(xiàn)了維修過(guò)程無(wú)泄漏、無(wú)浪費(fèi)。
系統(tǒng)改造完成后，通過(guò)注油、放氣、切換等工作，新泵一次啟動(dòng)成功，冷卻能力與原先低位安裝的泵相比，大致相當(dāng)，從而取得成功。在進(jìn)行了半年左右的運(yùn)行觀察后，另外一條生產(chǎn)線在此基礎(chǔ)上也進(jìn)行了改造，兩臺(tái)泵均布置在地面以上，同時(shí)將切換閥門均布置在地面以上，徹底消除了運(yùn)行中地坑下的作業(yè)。
作者：任貴虎，熱處理課課長(zhǎng)
單位：天津一汽夏利汽車股份有限公司內(nèi)燃機(jī)制造分公司
來(lái)源：《金屬加工（熱加工）》雜志
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