浮船坞主压载泵改装恢复调载功能实例_王家华.pdf

2023 NO.2 工 业 与 技 术SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION浮船坞主压载泵改装恢复调载功能实例王家华(启东中远海运海洋工程有限公司 江苏南通 226251)摘要：“调载功能”是浮船坞上主压载泵的最重要功能，通过其向压载水舱泵入或排出压载水，以此调节浮船坞在水上的浮态，便于承载待修船舶，实现生产。该文针对某大型浮船坞一压载泵运行中经常损坏的问题，阐述改装潜水轴流泵型式过程及工艺控制要点，恢复了该台主压载泵调载功能的技术实现途径。该文介绍的改装案例，是在浮船坞正常生产期间的坞期内实施，采用了部分新工艺、新材料，实现了不停产改装、一次试车成功。改装后的泵单元现已安全运行2年，可为今后同类场所下相同型式泵的修理和改造提供借鉴。关键词：浮船坞 压载泵 潜水轴流泵 直立式离心泵中图分类号：U673文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)02-0022-04A Case Study of Discharging Functional Rehabilitation of One Main Ballast Pump Refitted in Floating DockWANG Jiahua(China COSCO Shipping(Qidong)Offshore Engineering Co.,Ltd.,Nantong,Jiangsu Province,226251 China)Abstract:Discharging function is the most important function for the main ballast pump equipped on a lifting floating dock,and the repair of a ship can be realized by adjusting the floating state of the lifting floating dock through in-charging or discharging water from the ballast tank.In this research,for the problem of frequently damaged during operation of a ballast pump on a large floating dock,submersible axial flow pumps were selected as per the types and the characteristics on the process and process control,and the buoyancy regulating function of the main ballast pump was then recovered.The conversion scheme,which can be realized by conducting only one trial on the floating dock without interfering the normal working condition,includes some new techniques and new materials.The modified pump unit has been operating safely for two years,which can provide reference for the repair and transformation of the same type of pump in the same place in the future.Key Words:Floating dock;Ballast pump;Submersible axial flow pump;Vertical centrifugal pump主压载泵的运行可靠性决定着浮船坞能否正常生产，陈文祥在其硕士论文 112 m 浮船坞结构强度研究1中，讲述了“浮船坞的沉浮是通过水密舱室的填充和调节水量来完成”。由于布置舱室简单、泵制造安装工艺成熟，早期很多浮船坞采用了干隔舱内安装电机、通过长轴与安装在水舱底部的立式离心泵相连的主压载泵布置型式。这种结构型式有一个严重缺陷，如安装位置有集中应力、结构变形大等情况存在，将造成轴系振动大、转子敲击泵体，极端情况下导致泵壳裂纹破碎，导致运行瘫痪。某修船企业15万t浮船坞7号压载泵，从投产以来，几年内累计泵壳裂穿多次，由于进口备件订货周期长、价格昂贵，更换泵壳要开具舱室工艺孔，需要较长的修理周期，相邻的8号舱压载泵同时兼顾7号和8号两个舱室的压载水排出，勉强可以维持，因此一直瘫痪多年，始终未能恢复调载功能。而8号泵如果到了不得不停机保养的阶段，船坞就将面临停产的风险，因为管路布置决定了仅有8号泵可以替代排水。随着8号DOI：10.16661/ki.1672-3791.2206-5042-3862作者简介：王家华（1967），男，本科，工程师，研究方向为动力装置与设备。22工 业 与 技 术 2023 NO.2 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATIONSCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯科技资讯泵服役年限的增大，必须尽快恢复7号泵调载功能，这是摆在设备管理部门面前的严峻现实。1 主压载泵的损坏情况该压载泵是德国进口的普莱格（PlEIGER）分离式直立离心泵，8个压载水舱内各设置1台主压载泵，其中1和2、3和4、5和6、7和8号压载水舱各一组2台泵可以相互替代，但使用1台泵供2个舱排水，无疑的，抬船时间延长了很多。瘫痪的压载泵位于7号压载水舱，调试好投用的初期，即发生了该泵在运行过程中，轴封端泵壳破裂损坏。该泵结构型式属于分离式水泵单元，动力端电机与水泵分区域安装,通过长传动轴进行动力传输,总长10 370 mm，由4段组成，通过5个联轴节，将电机输出端和水泵动力输入端相连，进口端通径800 mm，具体情况如图1所示。首次损坏后，代理服务商很快换新了泵壳。遗憾的是，修理后运行不到一年，新泵壳在运行中再次发生同位置破裂。其后几年内重复了多次修理换新，运行时间长短不等，但均告失败。因始终未能找到水泵损坏的真正原因，重新选型布管又十分困难，符合该场合使用要求的新泵型发展未能成熟等因素，致使此泵瘫痪二十多年之久。为彻底消除此隐患可能造成船坞停产的风险，公司决定成立专题攻关小组，此项攻关任务最终由该文作者牵头。2 改装恢复功能方案2.1 改装方案需考虑避免的不利因素鉴于多次在试用期间和运行中损坏，分析造成损坏的原因，具体叙述如下。（1）浮船坞中拱中垂、扭曲变形，引起长传动轴连接内应力集中，运行时应力通过轴传导到泵壳上并超出泵壳强度。（2）该处结构与转动部分产生共振，泵壳受到额外附加的应力、向心力致转动部件撞击而损坏。（3）长轴系自身的剧烈扭振产生附加应力。（4）大尺寸厚壁钢管和底座安装时应力集中传导到泵壳。2.2 改型恢复功能的技术工艺方案2.2.1 新泵选型考虑要排除上述这些不利影响，是摒弃长传动轴的水泵单元，即另选动力电机与水泵直接连接的整体式水泵单元进行替换。此型式的泵单元安装到原位，可有效避让浮船坞变形、长轴系共振等不利因素。综合来看，新泵结构型式既要求短轴整体式，又要满足在现有管路可连接、直接工作于压载水舱的实际环境，如此，仅有潜水泵结构可以满足。当前市场上大型潜水型混流、轴流泵已发展成熟，寻找适合的型号即可。咨询到一家华南修船企业，它的浮船坞主泵型式，采用进口瑞典飞力（FLYGT）潜水轴流泵。然而，潜水轴流泵绝大多数成型产品都是直入直排型式，进口和出口在同一中心线上，那家企业的浮船坞压载泵进出口就是这样布置的，而要改动的位置原采用的是立式离心泵，进出口布置型式是直角，受进口拦污格栅和大型液压蝶阀的限制，现场要对排出口和进口管路其中一个进行改装都无法达到。在狭小的水舱空间内，既定的进出口管路尺寸又非常粗大（进口管通径800，出口管通径1 000，管壁厚度16），新泵与进出口对接90布置安装又有了不小的挑战。综合各种考虑，经过和国内潜在生产厂商对既有潜水轴流泵型号性能的技术咨询，价格仅有进口的1/5，可进行现场安装条件的改装，综合参数大致可满足使用要求。潜水轴流泵的特点，常勇在 潜水轴流泵安装与运行浅析2中讲到了其优势：无需现场进行电机、水泵轴线对中的装配工序，现场直接安装，快捷方便；新型电机高效低耗，机泵在新型技术保障下安全可靠；扬程低、流量大、效率高，占地面积小等，恰好是船坞水舱里安装的最佳之选，于是在泵型选择上基本得到确认。2.2.2 具体型号和厂商选定原水泵进口通径800 mm，排水量4000 m3/h，电动机功率135 kW，在国内能生产大型潜水轴流泵的知名厂商中寻找意向厂商。经市场考察、参数比对（见表1），确定选型上泵（天津）泵业生产的型号为800QZB-原水泵的驱动长轴 原立式离心水泵长轴与泵实景图 图1 原立式离心泵的机构布置型式23 2023 NO.2科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 工 业 与 技 术SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯70卧式潜水轴流泵，其优点有：外形尺寸小，电机和泵一体式传动轴，外形尺寸满足现场进出口位置安装实际，可以直接改装直角式进出，符合长期在水舱中使用的要求，额定使用电流在现有电缆安全载荷范围之内。应用实例：已在国内多处水库和排灌设施中进行安装使用，技术成熟可靠。吸取了曾建文在 对防洪排涝泵站潜水轴流泵故障特点及其原因的分析3得出的经验，为提高新泵使用可靠性，签订技术规格书时要求：（1）国际知名品牌的轴承、电气配件；（2）定制高耐磨防震的轴套、推力瓦、机械密封；（3）高铬耐磨不锈钢叶轮；（4）上述配件现场检验后装配；（5）现场验证泵效率和运行参数。2.2.3 施工技术条件绘制布置和安装草图给现场施工负责人，具体见图2。（1）在较长的抬船坞期内，保持水舱内排空，施工区域局部清理淤泥，通风照明拉设到位，水泵位置上方搭设脚手架，准备好吊运葫芦。（2）舱顶开具一大一小两个工艺孔，大的方形，尺寸3 2501 250，用于吊出老泵壳及底座、吊进新泵单元；小的是潜水电缆直径1.5倍的圆孔，用于穿越潜水电缆、安装密封函。（3）准备好弹性管接、4只地脚缓冲垫；测量好新泵底座尺寸和和安装净空高度，定制垫高夹层底座。（4）现场割接开孔和焊接管接头及法兰的气割、电焊工具。（5）潜水电缆密封函、密封床垫、橡胶垫、防腐处理的螺栓螺母和辅助支撑踏脚、护栏（方便今后巡检人员站位）。（6）厂商技术服务工程师和质量检测专业人员现场服务。2.2.4 安装工艺要点：封堵出口用闷板要焊加强筋，防止水压损坏闷板；在泵壳出口径向圆筒上割开对接口，现场焊接出口短管；底座需加强，底脚要增设减震垫；在出口阀与新烧焊短管之间加垫橡胶缓冲管接。注意要素具体如下。（1）根据赵福志、周爱民在 某VLCC 油船压载泵轴线改进方案4中提示的“安装基准的基本要求和方法”，确定以原进口管中心线为基准。原进口管端法兰硬连接，纵向横向和高度调整余地非常有限，依此作为安装基准较有利，而底座夹层和出口可以现场定尺寸。（2）预制进口短接管，保证短接管能与原管端及新水泵进口端可靠刚性连接，出口端法兰短管在现场焊，一次成型，另加橡胶弹性短接，以确保出口端柔性连接。进口管和底座以自然对装为主调节为辅。（3）材料选择。潜水电缆出舱处配套适应变形和水密要求的新表1 潜水轴流泵800QZB-70技术参数与原型复核对比功率：132 kW排水能力：设计工况3 500 m3/h外形尺寸：高1 100宽1 080长2 500（mm）电机绝缘等级：IP68远程控制系统：满足预留遥控接口