真空卸污系统凸轮泵机组维护维修技术要点

闫 凯

（中国铁道科学研究院集团有限公司 节能环保劳卫研究所，北京 100081）

0 引言

铁路站段真空卸污系统依靠系统内与大气的压力差将列车集便器污物箱内污物抽吸排空、传输至卸污主管路，进而排放至指定地点，其具有低真空，气体、液体、固体混流等技术特点，污水收集输送效率高。其中，凸轮泵式真空机组采用直吸直排方式，整个过程既是真空形成的过程，也是气液混和物排放的过程，设备模块化集成组装，结构紧凑，维护维修方便，安装简单，可采用地上、地下或箱式机房，受土建条件限制少，真空卸污系统在铁路车站、动车段、动车所、整备场得到广泛应用[1]。

作为真空卸污系统关键设备，凸轮泵式真空机组是提供真空动力的设备，其稳定、可靠运行是卸污系统正常工作的基础。真空机组设备的良好维护保养及优良的检查维修，尤其对于使用频次高、服役时间长的设备，可以减少设备故障、减少设备停机时间、提高设备使用寿命、保证系统卸污能力、降低维修成本，同时也关系到旅客列车整备作业效率和正常运行[2]。

1 机组设备组成与原理

凸轮泵真空机组主要由电气部分(真空传感器、温度传感器、控制箱等)、管路管件(连接污水箱、进污排污管路、闸阀、止回阀、安全阀、补偿器等)、驱动传动部件(电机、传动皮带、皮带轮)、凸轮泵(含齿轮箱一体集成化安装)及机组框架外壳等组成，凸轮泵机组组成如图1所示。

图1 凸轮泵机组组成

真空机组核心部件凸轮转子泵为一种容积泵，可双向传输，内部为上下成对凸轮转子通过齿轮箱内同步齿轮在主、副传动轴的带动下同步反方向旋转，使泵腔内转子与泵壳间的容积产生变化，从而形成真空度和排放压力。如图2 所示，转子在泵壳内旋转，随着转子与泵壳体啮合线周期性变化，吸液腔内密封容积不断增大而形成一定真空，低于大气压力，液体从进污口管道吸入泵腔(图2 a 至图2 b)，压液腔密封容积不断减小，压力高于大气压，液体由排污口被压出(图2 b 至图2 c)。转子不停旋转，将液体不断的吸入和排出。

图2 凸轮泵工作原理

2 机组设备常见故障及影响因素分析

根据近年来凸轮泵真空机组设备检维修情况，尤其是零部件更换情况，分析设备常见故障及影响因素主要有以下几种(见表1)。

表1 凸轮泵真空机组常见故障及影响因素

随着近年来旅客列车集便器操作使用文明程度和维护保养规范性的提高，污物箱内污物夹杂的卫生巾、瓶盖、金属物等异物越来越少，对凸轮泵主机造成的异常磨损大幅度降低，但凸轮转子仍是最易损耗的零件，是凸轮泵核心零部件之一。

3 机组设备维护维修要点

3.1 日常及定期维护与保养

设备良好维护保养是设备使用管理的重要工作，直接决定着设备良好、可靠运行，应严格按照设备维护说明书维护保养项目，切实做好设备日常保养和定期保养。日常维护保养由当班设备操作人员进行，主要是对设备的润滑、紧固等进行保养，保证设备的清洁、整齐、紧固与安全，检查设备运行状态，包括主机运转声音、振动是否正常，系统真空度、保压有无异常。定期保养也称之为分级保养，根据设备累计运行时间或月度时间，做好每200 h或每月1次月度保养(一级)，每500 h 或每季度1 次季度保养(二级)，每2 000 h或每年1次年度保养(三级)。

3.2 凸轮泵检查维修要点

3.2.1 凸轮泵润滑与密封检查要点

检查齿轮箱及隔离舱润滑油油位、油压各项性能指标是否正常，压力注油罐油位过低则需检查密封性并添加新油，必要时根据油品品质情况更换新油，确保油质清洁、油压正常、密封良好。

凸轮泵隔离舱压力注油罐是为方便润滑油加注和检查而特殊设计的，其压力应比凸轮泵中平均压力略高，且不超过500 kPa。一般可按照：罐压=50 kPa+(抽吸侧压力+排出侧压力)/2。例如，抽吸侧压力50 kPa，排出侧压力200 kPa，则罐压=50+(-50+200)/2=125 kPa。

3.2.2 凸轮转子与机械密封检查维修要点

凸轮转子与机械密封作为凸轮转子泵的核心部件，也是更换最多的易损易耗件。VX186系列凸轮泵转子主要为金属包覆特殊橡胶两翼型，机械密封采用集装式整体机械密封，均便于维修拆装，需严格按照相关操作说明采用专用工具进行操作。在实际维护保养中，根据凸轮泵抽真空能力和保压性能下降程度及是否满足系统使用，定性评估凸轮泵转子及机械密封等零部件的磨损情况和性能；影响真空卸污系统作业和使用时，拆卸凸轮泵以直观观察磨损严重程度或测量转子包覆橡胶尺寸及转子与泵壳之间的间隙是否过大，决定是否更换零部件。

在拆卸凸轮转子、机械密封及转子泵内部各零件时，应分别堆放并进行彻底清洗，检查零部件是否有划伤、磕碰等异常，必要时进行修整或换新。在安装新零部件时，应对传动轴、密封圈等重要部位涂抹润滑密封油脂。

3.2.3 保护挡板(耐磨板)检查维修要点

保护挡板(耐磨板)是一种中间轻微拱起的高强度合金挡板，在凸轮泵室的前端盖和后部壳体成对安装，在转子旋转过程中，提高转子端面与泵室的密封性，其磨损程度和厚度直接影响转子泵的抽真空性能和启动扭矩。维修维护安装耐磨板过程中，需特别注意前后耐磨板拱起的方向正确，同时其紧固螺栓的紧固扭矩适当，扭矩过大紧固过紧，将导致耐磨板拱起弧度减小，降低凸轮泵泵室内的整体密封效果。

3.2.4 凸轮泵半壳体调整

凸轮泵转子旋转及在流体输送过程中流体内含有的杂质异物，以及转子与泵壳之间密封周期循环压力变化引起的气蚀，在造成凸轮转子磨损的同时，也将对凸轮泵壳体造成磨损，增大壳体与转子之间的间隙，降低密封效果和输送能力。在定期检查、更换转子的同时，也应检查泵壳磨损情况，可通过特殊设计的定位套筒调整泵壳体上下位置，成对上下移动调整泵半壳体紧固螺栓内的定位套筒，即可实现泵半壳体上下尺寸调整，有效增加泵壳体使用寿命，提高凸轮泵密封性能。

3.3 传动部件维修要点

凸轮泵真空机组采用皮带传动，为保证皮带和传动系统的使用寿命，传动皮带需要保证有合适的张紧力。皮带过分绷紧会增加轴和轴承压力，导致轴和轴承的过早磨损，皮带过松会导致打滑，传动效率过低，也有可能会导致凸轮泵部件的损坏。因此，传动皮带的张紧力，以及主动、从动皮带轮的传动平面稳定至关重要。对此，可以通过接触式测量方式测量张紧力或非接触式测量方式测量激振频率，检查传动皮带的松紧程度，每次检查均应采用相同的测试仪器在皮带相同位置进行测量，测量结果与张紧力初始设计值比较。

3.4 电气部件及管路管件检查维修要点

凸轮泵真空机组安装调试正常运转后，相比凸轮泵及传动部件而言，电气部件及管路管件磨损和故障较少，同时定期检查维护可以很好的减少并预防故障发生。检查维修需要重点关注：真空传感器、温度传感器等电气元件是否正常，安全阀定期检定，闸阀开关是否灵活、密封性是否良好，球芯止回阀是否堵塞、密封性能是否良好等。对于电气系统及电气件，还应定期检查电控柜、电机、电线电缆接线端子接线与安装是否牢固可靠，检查绝缘、接地是否正常；对于管路管件，应定期检查各管路、阀门、管件及连接件是否有锈蚀、破损，是否有漏水、漏气现象。

4 结束语

基于凸轮泵真空机组设备日常维修与维护工作的特殊性，工作人员的职业素养、专业技能、工作态度等十分重要，每一项维修与维护工作的可靠性，都将直接影响真空卸污系统设备的维修维护实际效果。在设备运用维护管理过程中，运用信息化管理系统等智能化手段[3-4]，对每套设备的设备信息、维修维护数据进行记录、汇总、统计、分析，增加计划性、预防性维护维修，全面提升维护维修水平与能力，以保证卸污系统的良好运行。