特高压换流站一种泵轴轴套拔出工具研制

吴新文 丁丙候 赵世伟 沈琪尧 贾方方

（1.中国南方电网超高压输电公司 2.山东格林莱特电气有限公司）

0 引言

在特高压直流输电系统中，阀冷系统泵类设备大修或是处理泵类设备机械密封漏水时，更换泵轴机械密封需要将老化或损坏机械密封动环座取下更换，需要先将轴套从泵轴上取下，泵轴与轴套配合较紧密，加上运行过程中存在相对位移趋势导致轴套较难取下，目前仅能使用三爪拉马将轴套取下，由于3个拉马爪子不能保证受力的同时性，导致拔出方向有偏差，轴套很难取下，很多时候需要使用热风枪加热轴套，甚至需要直接将轴套切开才能取下。

针对对上问题，迫切需要研制一种全新的泵轴轴套拔出工具，可降低轴套抽出难度，减少轴套的损坏，提高轴套的可重复使用率，缩减机械密封更换时间。

1 现状调研分析

1.1 项目提出原因

在阀冷系统泵类设备大修或是处理泵类设备机械密封漏水时，更换泵轴机械密封需要将老化或损坏机械密封动环座取下更换，需要先将轴套从泵轴上取下，泵轴与轴套配合较紧密，加上运行过程中存在相对位移趋势导致轴套较难取下，目前仅能使用三爪拉马将轴套取下，由于3个拉马爪子不能保证受力的同时性，导致拔出方向有偏差，轴套很难取下，很多时候需要使用热风枪加热轴套，甚至需要直接将轴套切开才能取下。阀冷水泵结构如图1所示。

图1 阀冷水泵结构示示意图

目前使用的三角拉马由于支撑端使用2颗螺丝固定，3只爪子的行程偏差较大，在液压拉马轴向前顶使，作用在3只爪子上的力不均匀，使得3只爪子在抓住动环座时合力不在轴心，如上图所示，F合为三角拉马合力，F轴向为有效作用力，Fn为垂直于轴的作用力，该力会导致轴套与轴之间摩擦力加大，增加轴套取出的难度，本装置研究需要解决的问题就是保证拉马作用力合力方向与轴心在同一直线。三角拉马使用及如图2所示，可能的受力如图3所示。

图2 三角拉马使用示意图

图3 受力示示意图

2 项目研究目标

本项目研究一种泵轴轴套拔出工具，本装置主要由液压拉马轴、液压拉马操作杆、3套不同直径（主泵：DN68、喷淋泵：DN58、沙滤泵：DN38）的抱爪组成。

液压拉马抱爪设计为两爪，合力为两个方向的力之和，比三爪更容易控制拉力方向；液压拉马轴上设计为方孔横杆，抱爪与液压轴连接通过方孔连接确保两爪的不受力行程偏差较低；抱爪端部设计为圆柱形结构，完全包裹动环座，确保液压杆发力时拉力均匀作用于动环座圆周每个点。从以上3点的设计，尽可能的保证的了拉力方向与轴心方向一致，减少轴套与轴的摩擦力，有效的抽出轴套，降低轴套因应力导致的形变，提高作业效率。

3 项目实施内容

3.1 总体思路

本装置的研制主要是为了解决：在取出轴套过程中，保证拉马出力与轴心在同一直线，降低轴套与轴的摩擦力，确保轴套顺利抽出，本装置最大改进点为：两爪设计，将抱爪改成完全包住动环座的圆柱形结构，确保整个动环座受力均匀，抱爪与液压轴通过方孔连接，减小抱爪的不受力行程偏差，从两个角度对液压拉马进行改进。本项目研究的泵轴轴套拔出工具的作用如下：

（1）确保液压拉马拉力与泵轴轴心在同一直线；

（2）降低轴套抽出难度，减少轴套的损坏，提高轴套的可重复使用率，缩减机械密封更换时间

3.2 实施步骤

（1）项目申请，初步出具效果图和设计方案

（2）确定装置最终设计图纸，申请专利

（3）完成所需物资采购及装置制作

（4）完成项目验收

4 详细设计

项目实施中，结合现场实际情况，进行详细设计，总体设计下图所示，项目实施过程中和现场人员充分沟通后，最终完成。

4.1 三维设计

运用三维仿真软件solidworks开展三维仿真设计，经设计后，三维模型有以下几部分组成：操作杆、液压杆、方孔横杆、方孔圆柱抱爪3对、快速锁紧螺丝。三维仿真模型如图4所示。

图4 三维仿真示意图

4.2 工程图设计

运用三CAD开展工程图设计，输出工程图：

结构示意图如图5所示，分解示意图如图6所示，机械手的结构示意图如图7所示，拉拔机构的结构示意图如图8所示，动环座的安装示意图如图9所示

图5 结构示意图

图6 分解示意图

图7 机械手的结构示意图

图8 拉拔机构的结构示意图

图9 动环座的安装示意图

研制的实物如图10所示。

图10

5 结束语

本文通过设计一种全新的泵轴轴套拔出工具，可降低轴套抽出难度，减少轴套的损坏，提高轴套的可重复使用率，缩减机械密封更换时间。该项目成果可推广用于各个特高压、超高压直流换流站。