泵在重型装备制造企业中的应用
Pump in the Heavy industry
——访天津市天重江天重工有限公司高级工程师刘双来先生、机械工程师霍宝乐先生
——Talk with Giant Senior Engineer Liu Shuanglai and Mechanical Engineer Huo Baole
天津市天重江天重工有限公司（以下简称“天重”）是由天津市江天实业发展有限公司、
天津机电工业控股集团下属天津鑫皓投资发展有限公司及中国香港东方实业投资有限公司共同投资组建的重型装备制造企业。其前身是国家第一个五年计划期间建成的“天津天重重型机器有限公司”，
重组改制后，经过大规模的基本建设和技术改造，
现已成为一个组织机制先进，技术力量雄厚，生产工艺流程配套合理，生产设备齐全，
可以独立研发设计、制造大型电站、冶金、水泥、矿山设备、大型优质铸锻件和特种钢材的现代化大型企业。
对于重型装置制造企业而言，
几乎所有关键工况都会涉及到发挥驱动、传输等重要作用的泵、阀、管道等相关设备，
此次《泵工程师》记者专程前往天重现场参观学习了成套装备的制造流程，
并通过对刘双来先生和霍宝乐先生的采访，
进一步了解到了重型装置制造企业的用泵情况。
刘双来（先生）
高级工程师、国内锻造设备行业知名专家，现就职于天津市天重江天重工有限公司，从事水压机设备研究、改造、维护工作近40年。在工作中积累了丰富的经验，对压机及相关设备进行多项技术改造和革新，并取得了很好的效果。天重用6000吨压机改造升级后的8000吨压机。中国第一设计院领导称他为“水压机设备行业国内仅有的几位专家之一”。中国二重技术人员参观天重的压机、高压泵站后评价：“世界先进国家压机密封工作，也达不到天重水平，滴水不漏，真是不可思议”。
霍宝乐（先生）
机械工程师，现就职于天津市天重江天重工有限公司、天津农药股份有限公司、天津乐京科技有限公司。多年从事机械设备管理及设备采购工作。了解国内外先进的机械设备知识，对机械制造业品质有专业的品鉴能力。
天津市天重江天重工有限公司高级工程师刘双来先生（中）、机械工程师霍宝乐先生（右） 与本刊编辑李煜秋合影
PEM记者：
天重的重型装备制造过程中会涉及到哪些类型的泵设备呢？分别选用的是哪些品牌的泵呢？
霍宝乐先生：
我们使用的泵大体分三大类：第一类是以乳化液为传动介质的卧式三柱塞往复泵，液体压力为32MPa，流量为1000l/m，主要用于水压机的水压泵——蓄势站（简称“高压泵站”），为水压机提供高压水。8000吨水压机和2500吨水压机共12台高压泵，均为上海大隆机械厂（现上海大隆机器厂有限公司）上世纪80、90年代的产品。传动方式有异步电机减速机传动和同步电机直联传动。
第二类是以油为传动介质的轴向柱塞泵、齿轮泵，国产的有YC14型斜盘泵、进口的有德国博世力士乐公司的（Rexroth a10vso）恒压变量泵、美国奥盖尔（Oilgear）PVV-540伺服恒压变量泵，是为80吨/200吨米操作机配套油泵。
第三类为离心清水泵，主要用的是国内品牌的泵，扬程在30米，流量为180m3/h，为水压机、操作机提供冷却用水。
PEM记者：
在生产中，关键工况的用泵主要会选择国产品牌还是进口品牌？前期的选型和采购是如何进行的？
霍宝乐先生：
关键工况的泵有进口品牌的也有国产品牌的。8000吨压机选用的高压泵是上海大隆机械厂生产的，上海大隆机械厂1958年成功研制出了为国内万吨水压机配套的高压柱塞泵，用于替代进口产品，为国家和民族做出了重大贡献。80吨操作机核心油泵是美国奥盖尔（Oilgear）公司的伺服恒压变量泵。这种泵国内目前还没有厂家可以生产，世界上也只有美国奥盖尔（Oilgear）公司和德国的一家公司可以生产，技术含量高、工艺复杂、可靠性强，国内公司还没能掌握其中的一些核心技术。由于我们使用的都是专用厂家生产的泵，设备选型和采购只能从这几家公司中选择。
PEM记者：
对于重型装备制造商而言，一些突发事故很容易影响到正常生产，那么从设备管理的角度来看，您会如何协调现场设备的运作，以保证生产的有序进行？
霍宝乐先生：
从设备管理的角度看，做好重点设备的维护，每个环节都按照ISO9000标准要求来管理和监督。进口品牌的泵整机或零部件的采购周期长（一般6个月左右）提前由刘双来工程师（以下简称“刘工”）做备件和整机采购计划，采购部门及时采购保证关键部件的库存量，如我们会库存一台新的美国奥盖尔（Oilgear）公司的伺服恒压变量泵。高压泵（上海大隆机械厂）的泵体在使用中容易开裂。由于有多台高压泵在使用过程中，每年都要投产制造3～4台泵体备件。刘工通过多年的经验对原有图纸进行优化和技术改造，改进后的泵体使高压泵使用性能大大提高，并延长了泵的使用寿命、节约了企业资金。重工企业设备的完好直接影响企业效益，“时间就是金钱”在这里有直接的体现。如水压机故障停机，造成煤气损失、用电损失、各种能耗都会上升，导致成本增加。因此，只有保证重点设备的完好才能使企业创造效益。实际生产中的突发事故基本都在设备部门的预想范围之内，出现故障时我会协调和督促物流仓储部门提供备件，维修部门会及时更换安装，以全力保障水压机和相关设备的正常运转，使生产顺利且有序地进行。
PEM记者：
目前生产过程中这些泵设备的运行情况如何？是否会遇到一些棘手的故障？是如何解决的呢？
刘双来先生：
目前这些设备运行正常，已基本达到无故障运行。但在过去，我们也遇到了很多棘手的问题。
如卧式三柱塞往复泵的最大问题——泵体开裂。一个新泵体装上使用一年半至两年时间就开裂漏水，我们不得不频繁更换泵体，导致维修工作量增大，使生产受到严重影响。在长期的工作实践中观察泵的运行状况，研究泵体开裂的原因，总结经验教训。我在2012年10月号《泵工程师》杂志上发表的《高压泵的技术改进实践》对其进行了较详尽的叙述，通过技术改造，使这类泵在使用性能上得到很大提高，泵体使用寿命可与进口产品媲美。
第二个问题是关于油泵的。油泵的制造技术是成熟的，关键的问题是保证油液的清洁度，减少磨损和系统堵塞，便可延长其使用寿命。不正当的使用和维护会给泵造成致命的损坏。例如维修工在给泵换联轴节弹性垫时，泵和电机轴线不同心，造成泵轴折断。但一台进口泵的价值就是20多万元，因此，这类教训是深刻的。
第三个问题是关于离心泵的。原先使用的离心泵为电机直联式，轴头密封采用盘根填料，使用一段时间后，轴套锈蚀、盘根磨损造成漏水。后来使用机械密封的水泵便不再存在漏水现象了，这说明技术进步和产品更新使用户得到了益处。
下面我举例说明一下解决三柱塞高压泵故障的方法。三柱塞高压泵存在的最大问题有两点：1、泵体开裂、使用周期短，使维修量增大，影响其广泛应用。2、柱塞表面早期采用的典型工艺为柱塞表面高频淬火，镀硬铬，由于往复作用使镀层不均匀磨损，失去保护和耐磨作用；密封材料采用夹织物橡胶，磨损系数大，不耐高温、使用寿命短，多种原因影响正常作业，使泵的运行状况长期处于恶性循环中。从2007年开始，我们对该泵进行改造，改造内容主要有以下几个方面：
一是泵体加厚，合理利用材料，可使泵体寿命提高一倍以上；
二是改进密封函，使得维护和更换密封更方便，减少了工作量；
三是柱塞密封采用热喷焊工艺，柱塞表面喷含Ni60耐磨合金，硬度和耐磨性明显提高，密封采用碳纤维盘根，耐高温、耐磨损，使得工作性能得到很大改观。
另外就是阀的问题：进排液阀原为平面阀，阀组由阀座、阀板、阀杆、弹簧等组成。原密封面有四道密封环，后来改为两道密封环，使得阀板变形、翘曲减小，两道密封环接触和四道密封环接触是有明显差别的，减少密封环数量对提高阀的密封可靠性是有利的。经过改进，阀口的严密性得到了提高。阀座材料采用3Cr13，做调质处理，阀口高频淬火。阀座在使用的这六个月经常开裂、破碎。经研究分析，阀座做调质处理，热处理工艺先前为粗加工钻孔后调质处理，在淬火过程中，阀座壁厚不同，冷却速度不同，形成淬火应力，回火时得不到充分消除，在使用中逐渐形成微裂纹，随着时间推移，裂纹逐渐加大，直至失效造成开裂。后来修改了加工工艺，粗加工时不钻孔进行调质，前调质处理后进行钻孔加工，改变工艺后，阀座再未出现过开裂现象。
PEM记者：
据了解，您在液压设备方面的研究及实践维护经验丰富，能为我们简单介绍一下液压泵在国内的发展情况和应用情况吗？
刘双来先生：
我们接触泵的产品面很窄，范围有限，也只能局限在锻压设备方面，其他领域不甚了解。就往复式柱塞高压水泵而言，过去，国内生产厂家主要是上海大隆机器厂。大隆厂在过去几十年中为锻压设备、钢铁企业、石油化工等行业提供了大量的高压柱塞泵，为国家建设做出了突出贡献。由于企业改制、合资等因素，上海大隆机器厂2005年合并上海电气压缩机泵业有限公司，2011年11月重组恢复原厂名。现在往复式高压柱塞泵产品厂家主要是重庆水泵厂，产品与大隆厂大同小异，只是润滑方式有区别。2013年2月号《泵工程师》杂志中刊登的《热轧高压水除鳞系统》一文中就提到“往复式除鳞泵吸排阀、柱塞以及填料和高压自动阀门因制造和使用的原因始终存在着使用寿命短、维护量大的特点，给现场工作带来较多不便。”这些是柱塞泵的共性问题。
近年来，国内油泵市场发展很快，上世纪原机械工业部引进德国力士乐技术，全国十几家企业参与，后来发展起来的、有代表性的企业有北京华德液压，其产品主要有斜轴泵：A2FO定量系列，A6V、A7V、A8V斜轴变量泵，排量做到最大250ml/r；A4FO通轴定量泵，A4VSO变量泵排量最大250ml/r。还有上海玉峰，其主要有斜轴泵：A2FO定量系列， A7V斜轴变量泵，斜盘变量泵A10VSO，排量做到最大250ml/r。再有启东高压油泵厂，其知名产品有斜盘柱塞泵：CY14-1B系列产品，排量最大做到250ml/r，最近又研制出500ml/r新型泵。
中国目前投产的万吨级自由锻造液压机有7台，另有1台美国的二手14000吨水压机在拆解再建中。
一重有2台：1台12500吨自由锻造水压机，为沈重、一重设计制造，1964年投产；另1台15000吨自由锻造水压机为一重设计制造，2006年底投产。
二重有2台：1台12000吨自由锻造水压机为捷克斯洛伐克制造，1968年投产；另1台16000吨自由锻造水压机为二重设计制造，2008年投产。
上重有2台：1台12000吨自由锻造水压机为江南造船厂、上重研制，1962年投产；另1台16500吨自由锻造油压机为上重、西重所研制，2009年投产。
洛阳中信重工18500吨自由锻造油压机为中信重工、德国威普克研制，2011年投产。
液压机按传动介质被分两种：以乳化液（水）为传动介质称作水压机；以油为传动介质的称作油压机。上重16500吨、洛阳中信重工18500吨为油压机，其他为水压机。水压机采用水泵—蓄势站（简称泵站）传动型式；油压机采用油泵直接传动型式（简称“油压直传”）。上重16500吨油压机配备了48台进口油泵，油泵压力35MPa，排量500ml/r。中信重工 18500吨油压机由德国威普克提供径向柱塞变量油泵，可实现泵控，活动横梁的锻造次数每分钟达到44次，锻造控制精度达±2mm，活动横梁可按正弦曲线运行，无冲击。现在对于中小型压机广泛采用油压直传型式，因投资少、运行费用低、少磨损、无故障等优势而得到推广，由于液压技术的进步和产品质量的提升，加之选用的油压低，特别适用于中小型液压机。对于大型压机采用水压传动形式比较经济实用，水泵—蓄势站传动初期投资大，后期运行成本低，维护保养管理难度小。如果采用油压传动，初期投资小但后期运行成本高，万吨压机需用200吨左右液压油，液压系统不能有泄漏，过滤精度不低于20μm，要可靠地保证油液的清洁度是个难题。水压传动的控制阀简单、数量少，用一个控制系统可以解决整 个压机的控制问题。而油压传动控制点多，任何一个环节出现故障都会影响全局。液压机不论水压传动还是油压传动都能实现相同的功能，达到控制精度，从性能上看并无大的差别，除泵控功能外，凡油压传动能实现的功能，水压传动也能实现。至于在实际选型中如何确定，要根据自身的条件、特点，如人员素质、技能、环境等综合因素。
总而言之，水压传动和油压传动各有优势，关键的是适合自己的，掌握了的就是最好的。从某种意义上讲，高压水泵是制约压机传动形式的主要原因之一。因为水泵不能像油泵那样免维护，运行做到无人值守，需经常性地维护保养，如果水泵也能达到油泵那样的水平，还是优先选用水压传动。在几大重机厂中，坚持水压传动型式的占多数，像一重、二重首推水压传动是有道理的，因为他们基层的管理经验非常丰富。无论选择何种传动方式都离不开泵，这给泵的产品和泵的企业提出了更高的要求。前不久，二重研制投产了世界最大的模锻油压机，其液压系统由美国Oilgear公司提供。
PEM记者：
能与我们分享一下您对液压设备的改造经验和应用心得吗？
刘双来先生：
谈不上经验，只能说是个人体会吧。在这里，我想谈三点：
第一，保证液压设备正常运行的要点有四条，归纳为不污染、不漏油、不过热、不缺件。不污染：保证液压油的清洁度，从加油到检修严格按规范操作，不可粗心。对于液压系统解体，更应精心操作，定期更换滤芯，过滤油液、清洗油箱，滤清器等，确保油压系统的清洁度。不漏油：说明液压管路密封紧固可靠，油缸、马达、油泵工作正常和执行机构完好，一旦漏油需立即消除。不过热：说明系统工作正常，无论泵或阀出现故障，都会引起油液发热，这是判断液压系统设计是否合理、使用是否正常的依据。冬季启动油泵要加温，夏季要冷却，过热会使密封早期失效，造成泄漏。不缺件：合理储备备件、易损密封、常用阀件等，这需积累经验，逐步完善。
再谈谈电液伺服系统油液清洁度的保证方法。8000吨水压机和80吨/200吨米操作机组采用液压控制系统，该系统的应用提高了水压机、操作机运行的可靠性和快速性。电液伺服阀是液压控制系统的关键部件，其工作可靠性将直接影响到机组的安全稳定运行。通过对液压控制系统的研究以及多年检测电液伺服阀的经验，我发现液压控制系统中的许多故障，如钳杆旋转、大车行走、钳杆升降等均与电液伺服阀的工作状况有关。根据统计，电液伺服阀的故障大多数是由于油液污染造成的。保证油液的清洁度是保证液压控制系统正常运行的关键。现就如何保证液压控制系统中电液伺服系统的油液清洁度归纳了“五个环节”、“四个步骤”：
“五个环节”：
1、采购环节：采购油液时，选用规模炼油厂的产品，高清洁度的耐磨液压技术、性能指标能够得到可靠保证，清洁度不低于NAS7级；
2、加油环节：给系统加油或者换油必须经过严格过滤，过滤器滤芯的过滤精度3～5μm；
3、供油环节：提供给电液伺服阀高压油的高压管路必须加装高压过滤器，过滤精度3～5μm；
4、阀前过滤环节：伺服阀前必须加装阀式滤油器，叠加式。过滤精度3μm；
5、再生环节：加装油液再生系统，使用在线过滤器，使系统不断净化，提高清洁度，减少滤芯的消耗，降低运行成本。
“四个步骤”：
1、油箱加油必须采用滤油车加油，开始抽出的部分油先回油桶，待循环10分钟以后再加入油箱中，防止滤油车排油管内的污物污染整个油箱；
2、滤油器滤芯需定期更换，周期为三个月、半年或者一年，视系统清洁程度掌握。新换油以后三月须换滤芯，以后时间就可延长，稳定后可半年检查是否有问题，如果系统正常，一年可换一次。阀前过滤器更换滤芯事先进行冲洗，更换换向阀冲洗板，经多次反复换向冲洗后再更换伺服阀（冲洗时间为10分钟，换向频率12次）。回油冷却过滤器或低压循环大流量过滤器，更换滤芯时，先将滤油器壳体内脏油排净后再换新滤芯（四重保护措施）；
3、采用净油机在线净化油液，使油液再生是保证油液清洁度的最好方法。有条件就定期换油，以保证油液各项技术性能指标合格；
4、实时监控，定期检测。包括清洁度，控制油液温度，最佳工作运行温度40℃。对油箱封闭的严密程度、空气滤清器的合理选用、水分随时排出等进行有效实时监控，并根据实际情况进行定期监测、检测油质、定期保养、检修设备等。
最后谈谈8000吨水压机技术改造主要有几个方面：
1、工作缸表面堆焊马氏体不锈钢，解决柱塞表面的硬度和耐蚀性，保证密封不泄漏；
2、完善设备的润滑系统，采用双线双向给油器终端供油系统，按季节选用润滑脂较好地解决了水压机的工作台衬板、立柱导套和工作缸法兰、移动工作缸导轨的润滑；
3、活动横梁与砧板的连接，采用预应力螺栓紧固，不仅消除两者间隙而且提高了活动横梁的强度；
4、对所有连接件采取可靠的放松措施，保证可靠的工作；
5、对高压泵进行技术改造。
PEM记者：
从用户角度出发，能否就您的主要工作内容及对泵行业的了解，给厂商提些建议？
霍宝乐先生：
目前我们使用的国内生产的各类泵同进口泵相比，从技术和加工角度都存在差距。我们使用的一款国内知名厂家的油泵引进并借鉴了德国博世力士乐技术，但泵体内机加工粗糙、铸造的水平不高、组装工艺都存在明显的差距，使用寿命也明显不如同型号规格的进口泵，只是在价格上有优势。因此，价格并不是采购的灵魂，考虑到企业的长远利益，要综合考虑多方因素，希望国内厂商在泵的机加工水平、工艺性能、核心技术等方面能够全面提升，在世界泵行业打造更多的中国品牌，在高端泵行业树立中国的地位。
刘双来先生：
从使用者的角度看，我希望厂商，尤其是国内厂商能够更好地把握好产品的设计、制造、使用、维护四个环节，设计要科学合理经济适用。比如重庆水泵厂提到的问题：柱塞和密封、进排液阀等，厂家解决起来要比用户容易得多。
另外，泵和电机的轴承润滑问题，特别是轴承必须有注油孔，提醒用户定期、定量、定质加注润滑油脂可显著提高产品寿命、提高可靠性、减少维修量。
最后，生产液压油泵的厂家可尝试开发引进通轴斜盘轴向柱塞泵，排量在250ml/r以上，用以替代进口产品，可适当降低压力、转速，不断提高产品质量，使产品逐步完善。
编者后记：
下飞机时已临近午夜，路过津汇广场、“天津之眼”......落脚西沽公园，独自感受天津市区的夜景。
次日清晨赶到天重厂区，沿路看到了部分废弃的厂房，后据霍工介绍，这里面临拆迁，天重要在年内完成整体搬迁。当我走进刘工的办公室时才发现，这里并没有因为搬迁而停工，办公室内设施简陋却紧凑有序，墙上搬迁规划图纸是刘工今年的工作重点，他负责整个锻造事业部的搬迁，基本全年无休。这宝贵的采访交流时间让我真正感受到了两位工程师对这份事业的热爱，随后他们带我参观了还在生产的车间内景，那里机器的轰鸣、工人的来往与厂区外的冷清形成了鲜明的对比......PEM
