天津一汽夏利汽車股份有限公司內燃機制造分公司熱處理滲碳生產線為1995年從德國引進，該生產線為雙排推桿式，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，采用插入式電加熱器實現(xiàn)，降溫時通過將油吸入管板式熱交換器冷卻（見圖1），淬火冷卻介質為自來水。
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，地坑內部維修空間較小，且設備運行時，地坑中的環(huán)境溫度高達60℃以上，工況比較惡劣。
該系統(tǒng)中熱交換器壽命較長，在一個使用周期（3個月）中極少出現(xiàn)故障，但油冷卻泵卻經常因為軸承損壞和機械密封損壞造成停線維修，因空間狹小，環(huán)境溫度高，維修工作進展緩慢，平均需停線1～2h，對品質和生產造成一定影響。同時因為該地坑中作業(yè)屬于密閉空間作業(yè)，爐內溢出的廢氣和二氧化碳容易在地坑中富集，存在人員窒息、中暑的風險。
綜合以上因素，現(xiàn)有熱交換系統(tǒng)急需進行改造以消除由于油冷卻泵故障造成的停線影響，降低維修人員勞動強度，消除密閉空間作業(yè)的風險。
上面已經提到，因為熱交換器為管板結構，設計時考慮到了我公司水源的特點，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。我們著眼的重點是嘗試將油冷卻泵從地坑提升至地面以上，同時通過旁路設計，實現(xiàn)故障時不停線維修，從而消除人員維修和設備運行的安全隱患。
該泵為臥式離心式管道泵，揚程90m，流量740m3，本身無自吸功能，所以布置在地坑低位低于油槽底部的位置以實現(xiàn)自動吸排，如果單純的從地坑中提升至地面以上安裝，可能會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控制失效。
一般情況下，離心式管道泵如果要實現(xiàn)自動重復啟動，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的熱油及時進行冷卻，吸油口朝上布置在液位高位，所以安裝底閥不可能實現(xiàn)，這也是原設計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；地坑底部相對于地面為-2800mm，現(xiàn)狀油冷泵中心線相對于地面為-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。
同時考慮油槽液位在工作時應該維持在地面以上490～590mm，所以地上安裝時吸油口與油冷泵中心線高度差在258～358mm，該泵可以實現(xiàn)地面以上安裝。
為保險起見，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，將新泵的電機引線在電器柜內通過加裝斷路器實現(xiàn)兩路手動切換，由現(xiàn)場運行人員倒換斷路器和相關的閥門開閉進行兩個泵的控制切換。
但該泵的氣蝕余量，吸程等參數(shù)在手冊上沒有提供，相關的計算無法進行，結合經驗，我們擔心因為高度差的減少以及泵能力過大，有可能在脈沖控制啟停過程中因排出與吸入量不匹配會造成泵體與立管間存在空腔，反復積累可能會造成泵的損傷，為此我們在立管上低于油槽的位置上安裝不銹鋼單向閥，反向截止，起到底閥的作用，在泵停止時，橫向管道中的余油會補充到立管中，保證泵的葉輪一直浸沒在油液中，從而實現(xiàn)反復啟停（見圖2）。
圖 2
管道改造過程中，考慮到首次啟動管內無油，啟動后需要排除氣阻，所以預先安裝了注油口與放氣口，同時為了能在更換熱交換器時完全回收熱交換器內的余油，在管道最低位安裝了放油閥，從而實現(xiàn)了維修過程無泄漏、無浪費。
系統(tǒng)改造完成后，通過注油、放氣、切換等工作，新泵一次啟動成功，冷卻能力與原先低位安裝的泵相比，大致相當，從而取得成功。在進行了半年左右的運行觀察后，另外一條生產線在此基礎上也進行了改造，兩臺泵均布置在地面以上，同時將切換閥門均布置在地面以上，徹底消除了運行中地坑下的作業(yè)。
作者：任貴虎，熱處理課課長
單位：天津一汽夏利汽車股份有限公司內燃機制造分公司
來源：《金屬加工（熱加工）》雜志
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