1、 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
2、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 E
3、ngineering 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-chargi
4、ng 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 reg
5、ulating 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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、，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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、。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：满足预留遥控接口满足(原 135 kW)基
18、本符合要求（原 4 000 m3/h）原泵位现场尺寸具备安装条件满足长期浸没水中环境使用能实现远程单独操作控制图2 绘制布置和安装草图24工 业 与 技 术 2023 NO.2 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATIONSCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 科技资讯科技资讯型电缆密封函；潜水电缆与相邻结构件用软垫夹层固定保护；潜水电缆防烧焊烫伤保护5。预制新泵底座基础与原底座的中间夹层；新底座安装孔与原底座现场配钻。检查清洁原旧件，确认可用做弹性短接；或购置新件。备妥镀锌管件和网板，新装检修巡查防护走道和栏杆。设计制作新泵安装及今后检修所用吊装工艺孔盖
19、，确保水密要求。施工、调试安全注意事项：确保随时排出存水，吊运校核、涂层防锈蚀保护；现场泵壳开孔烧焊出口短管，要出具焊接 WPS 工艺文件，焊缝做着色探伤后，打磨涂装防锈蚀保护处理。调试测量与记录：三相潜水电缆相间及对船体绝缘检测；振动测量；运行温度测量；电流变化测量（如有异常，将陈明等人在 潜水轴流泵电机运行工况的特点及可靠性探讨6提到的电机气隙问题反馈给生产厂家改善）；进出口和焊缝处查漏；为了防止空泡腐蚀7，水泵调试前和今后每次启动前泵体要全部浸没水中，排水时舱内水位低于泵壳以下时，应予调节阀开度；减少流体扰动。3 结语主压载泵是浮船坞的关键设备，必须确保处于良好的运行状态，在替代设备的选
20、择与安装中详细论证、精心实施、认真核对，方能确保方案成功。在此案例中安装了卧式潜水整体式水泵单元以后，浮船坞的调载功能保持良好，原 8 号压载水泵随即得到了妥善的修理，至今没有发生过调载上的险情，这也为其他类似场所对该处水泵的改型施工提供了经验积累。参考文献1 陈文祥.112m 浮船坞结构强度研究D.镇江：江苏科技大学,2020.2 常勇.潜水轴流泵安装与运行浅析J.海河水利,2019(1):56-57,62.3 曾建文.对防洪排涝泵站潜水轴流泵故障特点及其原因的分析J.科技资讯,2018,16(27):67,71.4 赵福志,周爱民.某 VLCC 油船压载泵轴线改进方案J.船舶标准化与质量,2021(3):20-24.5 刘慧.浅谈潜水轴流泵安全运行保障措施J.内江科技,2017,38(1):33,154.6 陈明,邱刚,于磊,等.潜水轴流泵电机运行工况的特点及可靠性探讨J.防爆电机,2021,56(5):47-49.7 陈斌,杨陈,张华,等.高速潜水轴流泵的空化特性J.排灌机械工程学报,2021,39(2):109-115.现场 安 装过 程实 景图 图3 改装新泵现场安装实景图图4 安装完工后的新泵及管路25
