一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵及其监控方法 |
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| 申请号 | CN202410283935.9 | 申请日 | 2024-03-13 | 公开(公告)号 | CN117869361A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 沈阳格瑞德泵业有限公司; | 发明人 | 范学民; 洪雪; 刘广梅; 杜立; | ||||
| 摘要 | 本 发明 一种具有远程监控防止 泄漏 的高压除鳞 水 泵 及其监控方法，涉及高压水泵技术领域，本发明对高压除鳞水泵的泵轴、 定子 衬套、密封函体、磁 铁 、卡圈等密封，以及对定子衬套采用轴向剖分进行了结构设计，并设置了高压除鳞水泵的密封泄漏收集罐装置，该装置包括有密封泄漏收集罐、 排液管 线、孔板、远传液位变送器等部件，解决了目前高压除鳞水泵填料密 封存 在摩擦功率大和日常维修频繁的 缺陷 ，以及螺旋水 力 密封存在低转数和备用泵无法达到密封效果以及螺旋套磨损快、更换复杂缺陷；并解决了机械密封安装复杂、要求 精度 高、寿命短、成本高的缺陷。本发明实现了高压除鳞水泵密封泄漏的远程监控，保证了高压除鳞水泵能长时间稳定地运行。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵，其特征在于，所述水泵的泵体上连接 |
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| 说明书全文 | 一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵及其监控方法技术领域[0001] 本发明涉及高压水泵技术领域，特别是涉及一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵及其监控方法。 背景技术[0002] 高压除鳞水泵是卧式多级离心水泵，是中、厚板除鳞系统的关键设备。通过高压水的强大冲击力，清除热轧钢板在加热过程产生的氧化铁皮，使之保证钢板表面质量。高压除鳞泵为高压驱动、长时间连续运行，高压水泵水流喷射对除鳞板除鳞，水流冲击力大、压力瞬时变化，系统压力及流量根据板坯材质在短时间内升降压，因此对除鳞水泵的密封要求严格，否则将影响轧板生产线的正常运行。 [0003] 目前该类泵的密封有填料密封、螺旋水力密封或机械密封。 [0005] 螺旋水力密封存在低转数和备用泵无法达到密封效果以及螺旋套磨损快、更换复杂的缺陷。 [0006] 机械密封存在安装复杂，精度要求高，寿命短，成本大的缺陷。 [0007] 上述密封形式的高压水泵用于现有高压除鳞系统中，在高压、连续作业的条件下经常出现水泵密封不严出现泄漏的情况，影响操作质量，与连续化作业的系统要求不相匹配，特别是只能通过肉眼观测水泵的密闭泄漏给工作带来误差无法量化，增加了工作强度。 [0008] 例如，授权公告号为CN 205172927 U的中国实用新型专利公开的“一种高压水除磷水泵”记载的高压水除磷水泵密封形式为封套压盖与泵体后盖之间设置有环形防水圈，封套压盖与封套主体之间设置有弹簧，封套压盖通过弹簧压紧在封套主体上，这种密封为机械密封形式，高压除鳞水泵机械密封普遍存在安装复杂，精度要求高，寿命短，成本大的缺陷。 [0009] 例如，中国发明 CN201210261948.3公开名称为：“热轧高压除鳞系统的安全节能控制装置及其控制方法”中公开的热轧高压除鳞系统的水泵压力是通过储能罐连接的水压传感器监测除鳞泵出口压力，控制热轧生产线除鳞阀的开和关，来控制水泵出口压力和电机转数；起到的作用是将储能罐连接的水压传感器监测除鳞泵出口压力，进一步控制热轧板生产线除鳞阀的开和关，根据热轧板的状态进行调节喷鳞的操作状态的，如果除鳞点增多，储能罐液位下降，液位传感器控制打开储能器和泵出口的阀门，补充至高液位，水压传感器是监测除鳞泵出口压力，控制热轧生产线除鳞阀的开和关；即，传感器是控制关闭储能罐和泵出口的阀门来进行喷鳞作业的水流量的。该系统并没有自动监测水泵系统密封泄漏的设置。 [0010] 综上可见，目前除鳞泵密封形式都有待改善；并且经查，亦没见有高压除鳞水泵密封监控泄漏检控的配置；即，目前无法自动监测密封是否有泄漏，并及时根据泄漏的状态确定需要维修更换的监控方式。 [0011] 因此，针对当前除鳞泵密封形式的现状，有必要开发一种功率节能、维修方便、寿命长的组合密封水泵，且能够实现高压除鳞水泵出现密封泄漏的远程监控。 发明内容[0012] 本发明的目的在于提供一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵及其监控方法，本发明通过系统和水泵结构设计，解决了现有高压除鳞水泵填料密封存在摩擦功率大和日常维修频繁的缺陷；解决了螺旋水力密封存在低转数和备用泵无法达到密封效果以及螺旋套磨损快、更换复杂缺陷；解决了机械密封安装复杂，要求精度高，寿命短，成本大的缺陷。同时，本发明实现了高压除鳞水泵系统密封泄漏的远程监控，保证了高压除鳞水泵能长时间稳定地运行。 [0013] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵，所述水泵的泵体上连接有水泵密封装置与密封泄漏收集罐装置；水泵密封装置包括有泵轴、定子衬套、定子衬套O型密封圈、定位销、密封函体、螺柱、电磁铁O型密封圈、动环O型密封圈、静环O型密封圈、密封压盖、螺母、静环、防转销、密封压盖O型密封圈、动环、磁铁、卡圈、电磁铁、电磁铁防转销、螺钉、螺钉定位销、定位销孔、防转销孔、电磁铁端面、线槽孔、密封压盖端面、密封函体端面、石墨层、内孔D1中心线、其余径向尺寸中心线；所述水泵的结构设置如下：螺钉定位销安装在定子衬套上，利用螺钉将定子衬套浮装在泵轴上；定子衬套O型密封圈和定位销安装在定子衬套上，通过与密封函体止口配合和定位，把定子衬套套装在密封函体上；电磁铁防转销和电磁铁O型密封圈分别安装在定子衬套和电磁铁上，电磁铁上的槽对准电磁铁防转销，电磁铁压入定子衬套后把卡圈安装在定子衬套上；动环O型密封圈和磁铁安装在动环上，使其磁铁的B面露在外面，动环装在泵轴上；静环O型密封圈和防转销安装在密封压盖上，静环上的槽对准防转销将静环压入密封压盖；螺柱拧入密封函体，密封压盖O型密封圈安装在密封压盖上，密封压盖穿过螺柱，通过与定子衬套的止口配合将密封压盖安装在定子衬套上，拧紧螺母；定子衬套内孔采用喷涂石墨，对剖分面进行研磨处理；安装螺钉定位销定位剖分的定子衬套，用螺钉将剖分的定子衬套紧固成一体；密封函体的内止口和密封压盖的内止口紧固定子衬套两端； 所述密封泄漏收集罐装置包括有密封泄漏收集罐、常开排液阀、排液管线、孔板、常闭排气阀、远传液位变送器、现场液位计、排液接口、泵吸入口、泵吐出口；密封泄漏收集罐的上部设有常闭排气阀，密封泄漏收集罐的侧部设有现场液位计，另一侧的下部设有远传液位变送器，密封泄漏收集罐的底部设置有常开排液阀、排液管线；常开排液阀的前端设有孔板；密封泄漏收集罐的底部设有排液接口；远传液位变送器在操作室监测密封泄漏收集罐的液位情况；收集泄漏液至密封泄漏收集罐内；排液管线低于密封泄漏收集罐的高度。 [0014] 所述的一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵，所述定子衬套内孔喷涂石墨厚度为0.8～1.3mm。 [0015] 所述的一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵，所述定子衬套内孔采用喷涂石墨，对剖分面进行研磨处理平面度要求不大于0.0009mm，粗糙度不大于0.4um。 [0016] 所述的一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵，所述密封函体端面和密封压盖端面以及电磁铁端面的跳动不大于0.015mm。 [0019] 一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵监控方法，所述监控方法包括以下过程：高压除鳞水泵的泵轴与定子衬套或静环及动环发生泄漏时，泄漏的除鳞水从密封压盖、排液接口与密封泄漏收集罐之间的管线泄漏至密封泄漏收集罐后，通过孔板排至除鳞水池；此时常开排液阀为常开状，常开的排液阀使泄漏量不会引起密封泄漏收集罐液位上升，远传液位变送器也不会发出报警信号；当泄漏量增大到大于密封泄漏收集罐、排液管线的排放量时，密封泄漏收集罐液位逐渐升高，液位达到远传液位变送器报警值时，远传液位变送器发送一个电流信号给中控室，提示泵轴与定子衬套或静环与动环已经发生了泄漏，这种状态下则需要停泵检修水泵的密封设置情况，即将常开排液阀关闭，打开常闭排气阀，来观测水泵密封泄漏所导致的密封泄漏收集罐液位升高值，监测水泵密封装置的运行。 [0020] 所述的一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵监控方法，所述远传液位变送器选用浮球式液位变送器。 [0021] 所述的一种具有远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵监控方法，所述孔板孔径为3毫米。 [0022] 本发明的优点与效果是：本发明系统中远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵的密封设计，包括对定子衬套采用轴向剖分的结构设计，具体为： （1）对水泵密封装置定子衬套内孔采用喷涂石墨的设计； （2）对水泵密封装置泵轴采用螺旋的设计； （3）对水泵密封装置采用螺旋密封与电磁力密封组合密封的结构形式设计； （4）对水泵密封装置电磁力密封动环片采用耐干摩擦的自润滑石墨配套设计。 [0023] 本发明对高压除鳞水泵密封泄漏进行了远程监控，时刻监控水泵的压力变化，保证了水泵能长期连续工作，为现场高压除鳞水泵安全稳定运行提供了可靠保障。 [0024] 上述两方面对高压除鳞水泵的密封及监控设计，解决了高压除鳞水泵填料密封摩擦功率大和日常维修频繁的缺陷；解决了高压除鳞水泵螺旋水力密封存在低转数和备用泵无法密封以及螺旋套磨损快、更换复杂的缺陷；解决了高压除鳞水泵机械安装复杂，要求精度高，寿命短，成本较大的问题；本发明保证了高压除鳞水泵能长时间稳定、安全的监测运行。附图说明 [0025] 图1为本发明整体构成示意图；图2为本发明高压除鳞水泵密封泄漏收集罐组合示意图； 图3为本发明水泵密封装置的局部放大示意图； 图4为本发明水泵密封装置定子衬套结构示意图； 图5为本发明水泵密封装置定子衬套内孔加工示意图； 图6为水泵密封装置定子衬套安装固定结构示意图； 图7为本发明密封泄漏收集罐装置连接结构示意图。 [0026] 图中部件：泵轴1、定子衬套2、定子衬套O型密封圈3、定位销4、密封函体5、螺柱6、电磁铁O型密封圈7、动环O型密封圈8、静环O型密封圈9、密封压盖10、螺母11、静环12、防转销13、密封压盖O型密封圈14、动环15、磁铁16、卡圈17、电磁铁18、电磁铁防转销19、螺钉20、螺钉定位销21、密封泄漏收集罐22、常开排液阀23、排液管线24、孔板25、常闭排气阀26、远传液位变送器27、现场液位计28、排液接口29、水泵密封装置30、泵吸入口31、泵吐出口32、定位销孔33、防转销孔34、电磁铁端面35、线槽孔36、密封压盖端面37、密封函体端面38、石墨层39、内孔D1中心线40、其余径向尺寸中心线41。 具体实施方式[0027] 下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。 [0028] 如图1、图2所示，该水泵连接有水泵密封装置与密封泄漏收集罐装置两部分装置；水泵密封装置和密封泄漏收集罐装置组成了本发明的远程监控防止泄漏的高压除鳞水泵。 [0029] 下面通过实施例做详细说明：如图3所示，该水泵密封装置结构组合部分包括有：泵轴1、定子衬套2、定子衬套O型密封圈3、定位销4、密封函体5、螺柱6、电磁铁O型密封圈7、动环O型密封圈8、静环O型密封圈9、密封压盖10、螺母11、静环12、防转销13、密封压盖O型密封圈14、动环15、磁铁16、卡圈 17、电磁铁18、电磁铁防转销19、螺钉20、螺钉定位销21；还包括有泵吸入口31、泵吐出口32、定位销孔33、防转销孔34、电磁铁端面35、线槽孔36、密封压盖端面37、密封函体端面38、石墨层39、内孔D1中心线40、其余径向尺寸中心线41。 [0030] 本发明定子衬套2粗车加工后（定子衬套2内孔尺寸为泵轴1螺旋处外径+0.5～1mm），对定子衬套2进行轴向剖分，制有起紧固作用螺钉20的穿过孔、螺纹和起定位作用螺钉定位销21的孔，定子衬套2内孔喷涂石墨，石墨层39厚度为0.8～1.3mm。对剖分面进行研磨处理，处理后平面度要求不大于0.0009mm，粗糙度不大于0.4um，否则会沿着剖分面泄漏。 安装螺钉定位销21定位剖分的定子衬套2，利用螺钉20将剖分的定子衬套2紧固在一起，形成一体。 [0031] 如图4所示，为本发明定子衬套结构示意图。首先加工径向尺寸d1～d7和引入角以及防转销孔34与定位销孔33、线槽孔36。d1和d7要严格控制加工公差，d1与密封函体5的止口配合为过渡配合，d7与密封压盖10的止口配合为过渡配合，d2与定子衬套内孔为过盈配合；密封函体5的内止口和密封压盖10的内止口起到紧固定子衬套2两端的作用；以d1为E基准，以d7为F基准，密封函体端面38和密封压盖端面37以及电磁铁端面35的跳动不大于0.015mm；d3为定子衬套，定子衬套一端留有设置定子衬套O型密封圈3的沟槽，其定子衬套粗糙度不大于1.6um；d3和d4与电磁铁18为间隙配合，保证电磁铁18不能倾斜，否则会影响电磁力；d5和d6为过程尺寸，按自由公差执行即可。 [0032] 如图5所示，为本发明定子衬套内孔加工示意图。加工定子衬套2 的内孔 D1，定子衬套2内孔喷涂石墨层39，定子衬套2内孔D1 与泵轴1 螺旋外径间隙减小到 0.15mm，使之增强了密封效果。泵轴、叶轮、衡鼓等零件组成的转子部件的质量会使转子部件受到向下的重力，支撑点(轴承) 在泵轴的两端，这样就形成了两端高、中间低的转子的静挠度，因此，为了保证定子衬套2内孔D1中心线40与转子中心线接近重合，加工定子衬套2内孔时，定子衬套2的内孔中心线与定子衬套2的其余径向尺寸中心线41，如图4中d1～d7，需要加工成偏心的形式，偏心角a由泵转子的静挠度确定，为0.1°～0.8°。 [0033] 如图6所示，为定子衬套安装固定结构示意图。安装时，根据泵旋向确认泵轴1螺旋槽的旋向正确。将螺钉定位销21安装在定子衬套2上，然后利用螺钉20将定子衬套2浮装在泵轴1上，再将定子衬套O型密封圈3和定位销4安装在定子衬套2上，通过与密封函体5止口配合和定位，把定子衬套2套装在密封函体5上，然后将电磁铁18通电，确认电磁铁18的A面和磁铁16的B面为同极；把电磁铁防转销19和电磁铁O型密封圈7分别安装在定子衬套2和电磁铁18上，然后把电磁铁18上的槽对准电磁铁防转销19将电磁铁18压入定子衬套2，再把卡圈17安装在定子衬套2上；将动环O型密封圈8和磁铁16安装在动环15上，确保磁铁16的B面露在外面，通过与泵轴1的配合将动环15装在泵轴1上。静环O型密封圈9和防转销13安装在密封压盖10上后，把静环12上的槽对准防转销13，将静环12压入密封压盖10。螺柱6拧入密封函体5，密封压盖O型密封圈14安装在密封压盖10上，将密封压盖10穿过螺柱6，通过与定子衬套2的止口配合将密封压盖10安装在定子衬套2上，拧紧螺母11完成安装。 [0034] 如图7所示，为本发明密封泄漏收集罐连接部分结构示意图。该部分装置包括有密封泄漏收集罐22、常开排液阀23、排液管线24、孔板25、常闭排气阀26、远传液位变送器27、现场液位计28、排液接口29；密封泄漏收集罐22的上部设有常闭排气阀26，水泵泵体上部设有泵吸入口31、泵吐出口32；密封泄漏收集罐22的侧部设有现场液位计28，另一侧的下部设有远传液位变送器27，底部分别设置有常开排液阀23、排液管线24；常开排液阀23的前端设有孔板25；密封泄漏收集罐22的底部设有排液接口29；密封泄漏收集罐22设有现场液位计28，巡检时可以直观地观察密封泄漏收集罐22的液位，即水泵密封装置30的泄漏情况；密封泄漏收集罐22设有远传液位变送器27，可以在操作室就能时时监测密封泄漏收集罐22的液位情况；密封泄漏收集罐22设有连接密封压盖10的排液接口29，收集水泵密封装置30的泄漏液至密封泄漏收集罐22内，其高度必须低于密封压盖10的排液接口29；密封泄漏收集罐 22设置的孔板25、常开排液阀23和排液管线24要低于密封泄漏收集罐22的高度，否则密封泄漏收集罐22的泄漏除鳞水排不出，引起“虚假”报警。 [0035] 本发明高压除鳞水泵工作时，该水泵通过与泵轴1转数连锁控制电磁铁18的通断电。当泵转数小于800r/min时，泵轴1与定子衬套2的配合不能够起到密封的效果，泄漏量增大，电磁铁18通电，电磁铁18给动环15一个向静环12的推力，使得旋转的动环15与静止的静环12紧紧贴合在一起，因为采用耐干摩擦自润滑石墨的动环15和采用碳化硅的静环12的端面的粗糙度和平面度达到密封要求，形成端面密封，实现密封的作用。当泵转数大于800r/min时，泵轴1与定子衬套2的配合起到密封的效果，电磁铁18断电后，电磁铁18给动环15一个向电磁铁18的吸力，使得动环15与静环12分开，减小动环15与静环12的磨损，延长其使用寿命。 [0036] 当高压除鳞水泵泵轴1与定子衬套2或静环12与动环15发生泄漏时，泄漏的除鳞水从密封压盖10排液接口29与密封泄漏收集罐22之间的管线泄漏至密封泄漏收集罐22后，通过孔板25排至除鳞水池。与钢厂钢板生产工艺的产量和质量要求，这样的泄漏量是被允许和接受的；孔板25孔径为3毫米，或根据泄漏量的大小来调整孔板25的孔径大小。常开排液阀23为常开状，所以，这样的泄漏量不会引起密封泄漏收集罐22液位的上升，远传液位变送器27也不会发出报警信号；远传液位变送器27选用浮球式液位变送器。当水泵密封装置30泄漏量增大到大于密封泄漏收集罐22排液管线24的排放量时，密封泄漏收集罐液22液位逐渐升高，液位达到远传液位变送器27报警值时，远传液位变送器27发送一个电流信号给中控室，提示泵轴1与定子衬套2或静环12与动环15已经发生了泄漏，需要停泵检修水泵密封装置30，这时将常开排液阀23关闭，打开常闭排气阀26，水泵密封泄漏会致密封泄漏收集罐22液位升高，起到监测水泵密封装置30运行状态的作用。同时，现场液位计的显示也是提示水泵密封装置30是否已经损坏是否需要停泵检修；检修水泵密封设置时，松开螺母11，向右移动密封压盖10，检查静环12和动环15密封面，一般情况下，静环12和动环15为辅助密封，损坏的可能性很小，定子衬套2和泵轴1为间隙密封，间隙很小，损坏的可能性比较大，定子衬套2内孔为石墨，首先应检查定子衬套2内孔；因为定子衬套2采用轴向剖分的结构设计； 向右移动定子衬套2，松开螺钉20可以方便、快捷的拆下定子衬套2，对定子衬套2内孔进行检测和修复后，进行复位安装，即可快速的恢复除鳞泵的运行，保证钢厂中、厚板的除磷质量和连续生产。该密封泄漏收集罐22除了收集循环水泵密封装置的泄漏液，同时还起到保持现场环境干净、整洁的作用。 |
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