真空卸污系統凸輪泵機組維護維修技術要點

閆 凱

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 節能環保勞衛研究所，北京 100081）

0 引言

鐵路站段真空卸污系統依靠系統內與大氣的壓力差將列車集便器污物箱內污物抽吸排空、傳輸至卸污主管路，進而排放至指定地點，其具有低真空，氣體、液體、固體混流等技術特點，污水收集輸送效率高。其中，凸輪泵式真空機組采用直吸直排方式，整個過程既是真空形成的過程，也是氣液混和物排放的過程，設備模塊化集成組裝，結構緊湊，維護維修方便，安裝簡單，可采用地上、地下或箱式機房，受土建條件限制少，真空卸污系統在鐵路車站、動車段、動車所、整備場得到廣泛應用[1]。

作為真空卸污系統關鍵設備，凸輪泵式真空機組是提供真空動力的設備，其穩定、可靠運行是卸污系統正常工作的基礎。真空機組設備的良好維護保養及優良的檢查維修，尤其對于使用頻次高、服役時間長的設備，可以減少設備故障、減少設備停機時間、提高設備使用壽命、保證系統卸污能力、降低維修成本，同時也關系到旅客列車整備作業效率和正常運行[2]。

1 機組設備組成與原理

凸輪泵真空機組主要由電氣部分(真空傳感器、溫度傳感器、控制箱等)、管路管件(連接污水箱、進污排污管路、閘閥、止回閥、安全閥、補償器等)、驅動傳動部件(電機、傳動皮帶、皮帶輪)、凸輪泵(含齒輪箱一體集成化安裝)及機組框架外殼等組成，凸輪泵機組組成如圖1所示。

圖1 凸輪泵機組組成

真空機組核心部件凸輪轉子泵為一種容積泵，可雙向傳輸，內部為上下成對凸輪轉子通過齒輪箱內同步齒輪在主、副傳動軸的帶動下同步反方向旋轉，使泵腔內轉子與泵殼間的容積產生變化，從而形成真空度和排放壓力。如圖2 所示，轉子在泵殼內旋轉，隨著轉子與泵殼體嚙合線周期性變化，吸液腔內密封容積不斷增大而形成一定真空，低于大氣壓力，液體從進污口管道吸入泵腔(圖2 a 至圖2 b)，壓液腔密封容積不斷減小，壓力高于大氣壓，液體由排污口被壓出(圖2 b 至圖2 c)。轉子不停旋轉，將液體不斷的吸入和排出。

圖2 凸輪泵工作原理

2 機組設備常見故障及影響因素分析

根據近年來凸輪泵真空機組設備檢維修情況，尤其是零部件更換情況，分析設備常見故障及影響因素主要有以下幾種(見表1)。

表1 凸輪泵真空機組常見故障及影響因素

隨著近年來旅客列車集便器操作使用文明程度和維護保養規范性的提高，污物箱內污物夾雜的衛生巾、瓶蓋、金屬物等異物越來越少，對凸輪泵主機造成的異常磨損大幅度降低，但凸輪轉子仍是最易損耗的零件，是凸輪泵核心零部件之一。

3 機組設備維護維修要點

3.1 日常及定期維護與保養

設備良好維護保養是設備使用管理的重要工作，直接決定著設備良好、可靠運行，應嚴格按照設備維護說明書維護保養項目，切實做好設備日常保養和定期保養。日常維護保養由當班設備操作人員進行，主要是對設備的潤滑、緊固等進行保養，保證設備的清潔、整齊、緊固與安全，檢查設備運行狀態，包括主機運轉聲音、振動是否正常，系統真空度、保壓有無異常。定期保養也稱之為分級保養，根據設備累計運行時間或月度時間，做好每200 h或每月1次月度保養(一級)，每500 h 或每季度1 次季度保養(二級)，每2 000 h或每年1次年度保養(三級)。

3.2 凸輪泵檢查維修要點

3.2.1 凸輪泵潤滑與密封檢查要點

檢查齒輪箱及隔離艙潤滑油油位、油壓各項性能指標是否正常，壓力注油罐油位過低則需檢查密封性并添加新油，必要時根據油品品質情況更換新油，確保油質清潔、油壓正常、密封良好。

凸輪泵隔離艙壓力注油罐是為方便潤滑油加注和檢查而特殊設計的，其壓力應比凸輪泵中平均壓力略高，且不超過500 kPa。一般可按照：罐壓=50 kPa+(抽吸側壓力+排出側壓力)/2。例如，抽吸側壓力50 kPa，排出側壓力200 kPa，則罐壓=50+(-50+200)/2=125 kPa。

3.2.2 凸輪轉子與機械密封檢查維修要點

凸輪轉子與機械密封作為凸輪轉子泵的核心部件，也是更換最多的易損易耗件。VX186系列凸輪泵轉子主要為金屬包覆特殊橡膠兩翼型，機械密封采用集裝式整體機械密封，均便于維修拆裝，需嚴格按照相關操作說明采用專用工具進行操作。在實際維護保養中，根據凸輪泵抽真空能力和保壓性能下降程度及是否滿足系統使用，定性評估凸輪泵轉子及機械密封等零部件的磨損情況和性能；影響真空卸污系統作業和使用時，拆卸凸輪泵以直觀觀察磨損嚴重程度或測量轉子包覆橡膠尺寸及轉子與泵殼之間的間隙是否過大，決定是否更換零部件。

在拆卸凸輪轉子、機械密封及轉子泵內部各零件時，應分別堆放并進行徹底清洗，檢查零部件是否有劃傷、磕碰等異常，必要時進行修整或換新。在安裝新零部件時，應對傳動軸、密封圈等重要部位涂抹潤滑密封油脂。

3.2.3 保護擋板(耐磨板)檢查維修要點

保護擋板(耐磨板)是一種中間輕微拱起的高強度合金擋板，在凸輪泵室的前端蓋和后部殼體成對安裝，在轉子旋轉過程中，提高轉子端面與泵室的密封性，其磨損程度和厚度直接影響轉子泵的抽真空性能和啟動扭矩。維修維護安裝耐磨板過程中，需特別注意前后耐磨板拱起的方向正確，同時其緊固螺栓的緊固扭矩適當，扭矩過大緊固過緊，將導致耐磨板拱起弧度減小，降低凸輪泵泵室內的整體密封效果。

3.2.4 凸輪泵半殼體調整

凸輪泵轉子旋轉及在流體輸送過程中流體內含有的雜質異物，以及轉子與泵殼之間密封周期循環壓力變化引起的氣蝕，在造成凸輪轉子磨損的同時，也將對凸輪泵殼體造成磨損，增大殼體與轉子之間的間隙，降低密封效果和輸送能力。在定期檢查、更換轉子的同時，也應檢查泵殼磨損情況，可通過特殊設計的定位套筒調整泵殼體上下位置，成對上下移動調整泵半殼體緊固螺栓內的定位套筒，即可實現泵半殼體上下尺寸調整，有效增加泵殼體使用壽命，提高凸輪泵密封性能。

3.3 傳動部件維修要點

凸輪泵真空機組采用皮帶傳動，為保證皮帶和傳動系統的使用壽命，傳動皮帶需要保證有合適的張緊力。皮帶過分繃緊會增加軸和軸承壓力，導致軸和軸承的過早磨損，皮帶過松會導致打滑，傳動效率過低，也有可能會導致凸輪泵部件的損壞。因此，傳動皮帶的張緊力，以及主動、從動皮帶輪的傳動平面穩定至關重要。對此，可以通過接觸式測量方式測量張緊力或非接觸式測量方式測量激振頻率，檢查傳動皮帶的松緊程度，每次檢查均應采用相同的測試儀器在皮帶相同位置進行測量，測量結果與張緊力初始設計值比較。

3.4 電氣部件及管路管件檢查維修要點

凸輪泵真空機組安裝調試正常運轉后，相比凸輪泵及傳動部件而言，電氣部件及管路管件磨損和故障較少，同時定期檢查維護可以很好的減少并預防故障發生。檢查維修需要重點關注：真空傳感器、溫度傳感器等電氣元件是否正常，安全閥定期檢定，閘閥開關是否靈活、密封性是否良好，球芯止回閥是否堵塞、密封性能是否良好等。對于電氣系統及電氣件，還應定期檢查電控柜、電機、電線電纜接線端子接線與安裝是否牢固可靠，檢查絕緣、接地是否正常；對于管路管件，應定期檢查各管路、閥門、管件及連接件是否有銹蝕、破損，是否有漏水、漏氣現象。

4 結束語

基于凸輪泵真空機組設備日常維修與維護工作的特殊性，工作人員的職業素養、專業技能、工作態度等十分重要，每一項維修與維護工作的可靠性，都將直接影響真空卸污系統設備的維修維護實際效果。在設備運用維護管理過程中，運用信息化管理系統等智能化手段[3-4]，對每套設備的設備信息、維修維護數據進行記錄、匯總、統計、分析，增加計劃性、預防性維護維修，全面提升維護維修水平與能力，以保證卸污系統的良好運行。