本文以中石化某分公司的P2204甲醇泵为例，介绍甲醇泵转子的国产化改造方案，以及改造过程中的若干技术，并对改造进行了评价。

甲醇泵即输送甲醇的化工泵，由于甲醇的物理化学性质，相对于普通的化工流程泵，甲醇泵在工况、性能和密封上有着更高的要求。中石化某分公司油改煤装置P2204甲醇泵为四级泵,工作于室外，现场最高温度41.2℃；最低温度-10℃；年平均大气压101.4KPa；湿度60~89%。原泵技术指标见表1。P2204甲醇泵转子组件原系从国外进口，长期运行后转子磨损严重，如图1所示，维修周期长，停机造成很大损失，故进行甲醇泵转子的国产化改造。

图1 原子转

转子的改造设计

由于国产化改造只涉及转子部分，为保证互换性，首先对所有转子进行测绘，获得转子部件的基本尺寸，保证改造转子在安装尺寸、间隙密封尺寸与备件完全一致。之后以这些基本尺寸为基础，利用PCAD软件设计3组水力模型，对叶轮流量、扬程、水力效率和汽蚀性能进行预测，在分析计算的基础上，选出优秀水力模型组进行泵的水力部件铸造。甲醇没有腐蚀性，故叶轮材料选择316L不锈钢，采用精密铸造和常温加工完成。

轴向力校核

P2204甲醇泵为四级泵，首级为双吸叶轮，流道对称，前后承受轴向力相抵消；Ⅱ级和Ⅳ级均承受相同轴向力，由于流量旋向相反，承受的轴向力方向相反，故轴向力相抵消；泵转子两端均配有同规格机械密封，机械密封面内、外侧压盖引起的轴向力也相抵消，故Ⅲ级叶轮承受的轴向力即为总轴向力A。

图2 压力差A1

总轴向力A由两个部分组成，一部分是介质对叶轮前后盖板的压力差A1，方向指向叶轮入口；一部分是引起液流速度方向改变的叶轮作用力A2，方向与A1相同。如图2、图3所示。

P2204轴承型号为7312，规格为60-130X31，能承受的基本载荷Cr=145kN，C0r=135kN，总轴向力A为10967.85N在轴承载荷范围内。

图3 叶轮作用力A2

转子的临界转速校核

图4为两端轴承支撑的简易转子图。由于W1、W2、W3、W4这4个叶轮所受的重力远大于轴上其他零件所受的重力，故忽略其他零件，只将其重力加在相应的轴段上。

图4 简易转子图

一阶临界转速的近似公式：

d= 120mm，最大轴径

l=1.944m，轴承间距

G=1260N，转子总重量

k=8.5

电机转速n=2980r/min ＜nc=3983.8r/min

n＜0.75nc=2988r/min

所以轴属于刚性轴，在运转中不会产生共振。

图5 总装的转子

实际运行状况

由于机械加工的误差，在总装过程中，需对轴套进行修整，修整后可达到装配要求。开机试运行中，流量Q=672m3/h，扬程680m，满足设计要求。经过两个月的连续运行，运行平稳，满足使用要求。图为安装、现场运行情况。

图6 运行现场

总结

中石化某分公司油改煤装置P2204甲醇泵转子的国产化改造采用测绘与设计相结合的方法，在现有进口设备的基础上，对易损部件进行重新设计制造，这样既避免了重新设计制造整套设备的巨大消耗，又可以明显降低设备的运行维修成本。从实际使用情况上看，改造后的甲醇泵在性能上完全满足使用要求，而且维修便捷，停机时间较以前大为减少，极大地减少了停机损失，甲醇泵转子的国产化改造非常成功。