赵志涛 胡秉玺 郭宏武 刘祥利 王春娟

国家管网集团西南管道兰州输油气分公司

摘要：针对长输管道输油主泵机械密封维修过程存在的安装及拆卸困难、易造成泵轴等部件损坏等问题，研制了一种新型长输管道输油主泵维修组合工具，该工具既可以用于机械密封安装推力，也可以用于止推轴承和轴套的取出，可以有效避免设备损坏，提高工作效率。

关键词：输油主泵；维修；机械密封；轴承 

机械密封是一种旋转机械轴封装置，具有泄漏量少、使用寿命长、摩擦功率消耗低等优点，广泛应用于管道输油泵，是泵可靠性的重要影响因素[1]。机械密封发生故障后需要进行拆卸维修，泵轴有一处由外向内变大的变径，安装比较困难，通常采用人工使用铜锤敲打的方式通过该处变径，容易造成泵轴、密封圈等设备损坏。同时止推轴承与泵轴采取过盈配合的方式，拆卸难度较大，一般采取电吹风机加热、铜锤敲打的方式取出轴套和止推轴承，费时费力，容易损伤泵轴和轴承或对操作人员造成伤害[2]。新型管道输油主泵维修组合工具有效解决了上述问题，并获国家实用新型专利。

1  组合工具结构和原理

管道输油主泵维修组合工具主要由推头、拉爪、连接杆、固定架、拉拔杆、推力杆组成。

（1）推头作为机械密封安装推力工具，主要由顶伸头、转换杆和止推杆组成。顶伸头呈1/4圆弧状，内、外径分别比机械密封传动环内、外径大5 mm，能紧紧顶住机械密封传动环，以便于推动机械密封传动环。转换杆主要起连接顶伸头和止推杆的作用，长度为非驱动端泵轴尾部到机械密封压盖长度的1.5倍。止推杆呈圆弧变径状，宽度约为转换杆的一半，其上有两个M12的螺孔用来与连接杆固定在一起，并且与转换杆连接处有一止推凸台，防止拉爪受力时滑脱。顶伸头在圆心位置与转换杆头部焊接在一起，转换杆与止推杆采用一体化铸造工艺或者焊接工艺[3]。

（2）拉爪作为止推轴承和轴套的取出工具，主要由爪头、转换杆、止推杆组成。爪头呈内弧凸台形状，头部呈月牙形，防止拉拔时损伤轴承和轴套，能紧紧夹住轴承或轴套，并在受力后将其取出，且能防止轴承或轴套受力过程中滑脱造成人员伤害。爪头的长度比轴承厚度略大1 cm，转换杆主要用于连接爪头和止推杆，长度为非驱动端泵轴尾部到机械密封压盖长度的1.5倍。止推杆呈圆弧变径状，宽度约为转换杆的一半，其上有两个M12的螺孔用来与连接杆固定在一起，并且与转换杆连接处有一止推凸台，防止拉爪受力时滑脱。爪头、转换杆、止推杆采用一体化铸造工艺或者焊接工艺。

（3）连接杆将刚性连接变为半刚性连接，能消除应力变形，避免造成轴承和轴套损伤，主要由夹紧杆和锁口组成。其中，夹紧杆用来固定推头或拉爪，由两个U型件组成，与转换杆凸台连接处呈弧形以与凸台无缝连接，其上有两个M12的螺孔用来与转换杆固定在一起，长度为非驱动端泵轴尾部到机械密封压盖长度的1.5倍，比如30 cm。锁口呈U型卡槽，槽深1.5 cm，能紧紧卡在固定架的滑轨上且能移动，可根据轴承和轴套的尺寸调节两个连接杆之间的宽度，其上设有观察孔，能直接查看连接是否牢固。其优点是连接杆的长度可以加工成不同的尺寸以满足现场需求，且由于锁口能自由滑动，可根据现场情况调节两个连接杆之间的宽度，实现一杆多用，无需配备多种型号的拉拔器以满足现场需求，既节约成本又省时省力。

（4）固定架呈伞形，主要由滑轨、加固块、螺栓孔组成，一体铸造而成，强度高、承载力强。滑轨呈长方形，长度约为轴承外径的2倍，例如42 cm。加固块呈圆弧形，用来增强固定架的承载力和强度。螺栓孔为M32的螺母，位于固定架的中间位置，用于固定拉拔杆。滑轨以及螺栓孔设置在加固块上，螺栓孔的轴线与滑轨的轴线垂直。

（5）拉拔杆从固定架的螺栓孔穿过，为正丝，即使用时为拉力。推力杆从固定架的螺栓孔穿过，为反丝，即使用时为推力。拉拔杆、推力杆两者均由顶尖、螺杆、操作头组成，采用一体化铸造工艺，强度高、承载力强。顶尖呈圆锥形，能紧紧顶在泵轴上，从而使轴承和轴套受力而被拉出。螺杆为M32的螺杆，长度为非驱动端泵轴尾部到机械密封压盖长度的1.5倍，比如30 cm。操作头呈六边形，可以用扳手进行操作（图 1）。

图 1 装置结构原理及实物

2  组合工具操作方法

（1）助推机械密封的操作程序。用螺栓将推头和连接杆紧固在一起；将两个推头顶在机械密封传动环上；调整连接杆受力头在滑轨上的位置，使其宽度与机械密封传动环匹配，紧紧顶住机械密封传动环；用螺栓将两个连接杆锁口紧固在固定架的滑轨上；将推力杆顶在泵轴上；用扳手顺时针操作推力杆的操作头，均匀而缓慢地将机械密封推到规定位置；作业结束后，取下该装置。

（2）取出止推轴承和轴套时的操作程序。用螺栓将拉爪和连接杆紧固在一起；将两个拉爪夹在轴承或轴套上；调整连接杆受力头在滑轨上的位置，使其宽度与轴承或轴套匹配，紧紧夹住轴承或轴套；用螺栓将两个连接杆锁口紧固在固定架的滑轨上；将拉拔杆顶在泵轴上；用扳手顺时针操作拉拔杆的操作头，通过紧固拉拔杆使轴承或轴套被拉出；作业结束后，取下该装置即可。

（3）操作注意事项。为防止助推机械密封操作过程中推力杆水平移动造成意外事件，可根据实际需要将推力杆固定在固定支架上。固定支架为推力杆提供支撑，使推力杆在固定支架的支撑作用下仅进行转动，防止推力杆移动，从而实现固定架的移动。为解决该工具操作时需要借助扳手等工具，可在推力杆、拉拔杆操作头上焊接一个操作杆，实现两侧固定杆的相向或相背运动，进而实现进给。

3  结语

经现场测算，使用该组合工具能将维修作业时间缩短为原来的30%，有效避免泵轴及轴承被刮伤、密封圈损坏、滚珠间隙增大等问题出现，节约维修成本，操作简单且安全性能高。

参考文献：

[1]古丽，熊明，邓勇，等.成品油管道输油泵机械密封失效分析及改进措施[J].润滑与密封.2018，43(08)：153-156.

[2]王钰，杨斌.泵用机械密封安装维修及检修误区[J].当代化工研究.2022(07)：186-188.

[3]赵志涛，胡秉玺，赵颍涛，等.一种管道输油主泵维修装置[P].中国实用新型专利.CN218697963U.2023-03-24.

作者简介：赵志涛，1987年生，本科毕业于东北林业大学，工程师，兰州输油气分公司临洮作业区经理，主要从事长输管道安全生产管理工作。联系方式：18189699971，715557742@qq.com。