謝光偉，?？浦?，張哲

（渤海石油裝備制造有限公司，天津 300457）

1 再制造技術(shù)的定義

注水泵再制造是指以實(shí)現(xiàn)廢舊配件性能提升為目標(biāo)，以先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為手段進(jìn)行修復(fù)、改造廢舊配件的一系列技術(shù)措施的總稱。

再制造技術(shù)不同于傳統(tǒng)模式的維修，維修是指為了保證設(shè)備可靠運(yùn)行而采取的維護(hù)修理措施，體現(xiàn)出隨機(jī)性、原位性、動(dòng)態(tài)化、應(yīng)急性的特點(diǎn)[1]。再制造不僅具有生產(chǎn)制造的特點(diǎn)，而且是將傳統(tǒng)意義上的維修加以延伸，可以為理解為是維修的高級(jí)階段。維修針對(duì)存在故障、難以穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備，多采用更換零部件的方式，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；且單個(gè)零部件在更換后難以保證整個(gè)設(shè)備的原始性能，無(wú)法保證整體質(zhì)量。而再制造的實(shí)施是基于報(bào)廢零部件，采用表面處理的方式進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)能保證修復(fù)后的零部件與其他零部件的配合關(guān)系，有利于提升產(chǎn)品性能、延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。

2 注水泵再制造技術(shù)

2.1 再制造方法的設(shè)計(jì)

廢舊設(shè)備應(yīng)用再制造技術(shù)要考慮到總體設(shè)計(jì)，明確再制造方法、再制造的工藝設(shè)計(jì)，保證設(shè)備再制造后具有最大化的效益。再制造設(shè)計(jì)要考慮到多種影響因素，如工藝方法的選擇要保證廢舊零部件易于拆卸及分析再制造后的經(jīng)濟(jì)效果。再制造技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是保證質(zhì)量控制效果，核心為成型技術(shù)與表面技術(shù)。

注水泵再制造流程一般為：拆解注水泵→損壞原因分析→再制造工藝優(yōu)選→表面處理技術(shù)優(yōu)選→新型合金材料優(yōu)選→修復(fù)及試驗(yàn)

2.2 動(dòng)力端再制造技術(shù)

注水泵報(bào)廢的主要原因是動(dòng)力端各部位摩擦副磨損嚴(yán)重導(dǎo)致存在異響和泵效下降等現(xiàn)象，而其他承接部件可能依然無(wú)損，具有使用價(jià)值。注水泵動(dòng)力端為曲柄連桿機(jī)構(gòu)，所涉及的大型零部件有箱體、曲軸、連桿、滑塊等，考慮到零件的可再制造性和成本因素，動(dòng)力端僅考慮箱體、曲軸的再制造技術(shù)。

2.2.1 箱體再制造

箱體一般為鑄鐵件，主要起支撐架的作用，其主要磨損點(diǎn)在于滑塊配合的滑道部位，如果滑道部位無(wú)明顯損壞，只需打磨拋光即可；如果拉傷痕跡明顯則需要通過(guò)珩磨對(duì)其重新研磨，并配備相應(yīng)的滑塊以保證其配合間隙，最后進(jìn)行除銹、除砂、噴涂防銹底漆和面漆。

2.2.2 曲軸再制造技術(shù)

曲軸為動(dòng)力端關(guān)鍵承載部件，首先必須對(duì)舊曲軸進(jìn)行探傷，如果無(wú)結(jié)構(gòu)性破壞可進(jìn)行降級(jí)大修處理，為減少額外的制造成本和保證其可靠性，曲軸拐徑最多降級(jí)1 mm 并配備相應(yīng)的加厚連桿瓦。如果曲軸為鋼件且表面上有明顯的凹槽或磨損過(guò)多，可以利用鐵基激光熔覆層方面應(yīng)用激光熔覆技術(shù)對(duì)損壞部位進(jìn)行修復(fù)，試驗(yàn)表明，熔覆層硬度約為基體硬度的3 倍[2]，然后再進(jìn)行機(jī)加工，達(dá)到原品裝配尺寸。

2.3 易損件的再制造技術(shù)的應(yīng)用

柱塞、閥組是注水泵中的主要易損件，直接影響著注水泵的性能。通常情況下，易損件本身制造成本較低但其失效后對(duì)整個(gè)泵組的正常運(yùn)行影響較大。尤其是在工況比較惡劣的泵站，每年更換的柱塞和閥組數(shù)量巨大，導(dǎo)致成本居高不下且勞動(dòng)強(qiáng)度大，影響運(yùn)行時(shí)效。在研究易損件的再制造工藝時(shí)，首先必須分析其損壞原因。本文將結(jié)合注水泵易損件失效情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和測(cè)試，對(duì)失效形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合相關(guān)失效分析理論，分析注水泵易損件失效原因，并介紹易損件再制造工藝。

2.3.1 易損件失效機(jī)理分析

（1）水質(zhì)分析。對(duì)易損件壽命較低的長(zhǎng)慶、大港油田區(qū)塊水質(zhì)化驗(yàn)分析（表1），機(jī)械雜質(zhì)最高達(dá)115 mg/L（為國(guó)標(biāo)的5.8 倍），礦化度高達(dá)32 252 mg/L（為國(guó)標(biāo)的3 倍），Cl-濃度高到18 961 mg/L，腐蝕性較強(qiáng)。

表1 水質(zhì)分析

（2）閥組、柱塞等零部件的失效形式及機(jī)理見(jiàn)表2。

表2 閥組和柱塞的失效形式及機(jī)理

2.3.2 易損件的再制造技術(shù)應(yīng)用

激光熔覆采用激光輻照在被熔覆基體表面上，得到稀釋度極低、與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，能顯著改善材料表面的耐磨、耐腐蝕、耐熱等特性。與堆焊、噴涂等常規(guī)柱塞加工技術(shù)相比，激光熔覆有稀釋度小、組織致密、涂層與基體結(jié)合好、適合熔覆材料多等特點(diǎn)，能顯著提高基體表面結(jié)合力，達(dá)到修舊利廢、延長(zhǎng)壽命的目的。

（1）柱塞的再制造技術(shù)應(yīng)用。通過(guò)柱塞表面軸向劃痕、表面銹蝕表象分析，造成柱塞損傷的原因是介質(zhì)中含有固相顆粒且有較強(qiáng)的腐蝕性；通過(guò)柱塞表面麻點(diǎn)分析，造成損傷的原因是柱塞基體與涂層的結(jié)合力不夠且涂層硬度較低，磨損和腐蝕是柱塞的損壞原因。主要表現(xiàn)在表面坑槽、劃痕以及涂層脫落，從而造成密封性下降，注水壓力不足，但本體基本完好。損壞的柱塞經(jīng)過(guò)機(jī)加工、噴砂等處理后，再通過(guò)激光熔覆Ni 基粉圖層后，采用96 h 鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)對(duì)比，表面的耐腐蝕性得到明顯提高，硬度方面也有明顯提升[3]。

（2）閥體的再制造技術(shù)應(yīng)用。從閥組高壓端密封面放射性溝槽、表面銹蝕凹坑，引起刺漏，導(dǎo)致組合閥密封失效、注水壓力不足，使用壽命大幅降低。報(bào)廢的閥體經(jīng)過(guò)機(jī)加工、噴砂等處理后，再通過(guò)激光熔覆鐵基粉末涂層后，采用96 h 鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)對(duì)比，表面的耐腐蝕性明顯提高，硬度也遠(yuǎn)高于原品[4]。

通過(guò)優(yōu)選激光熔覆參數(shù)及涂層材料，形成易損件的修復(fù)技術(shù)，對(duì)注水泵損壞柱易損件進(jìn)行再制造修復(fù)后，應(yīng)用于長(zhǎng)慶油田某注水站。經(jīng)過(guò)對(duì)比，再制造后的易損件使用壽命至少可延長(zhǎng)50%，成本降低38%以上，大大降低了全油田設(shè)備維護(hù)成本，減少原材料消耗，提高設(shè)備運(yùn)行效率，為降本增效提供技術(shù)支持。

2.4 電機(jī)再制造

報(bào)廢電機(jī)通過(guò)再制造技術(shù)，可將注水泵普通電機(jī)升級(jí)為永磁節(jié)能電機(jī)，進(jìn)一步升級(jí)可以將注水泵的皮帶連接轉(zhuǎn)換為永磁直驅(qū)連接。電機(jī)再制造技術(shù)將永磁體植入轉(zhuǎn)子，徹底消除勵(lì)磁電流，當(dāng)電機(jī)的定子繞組通入交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，此磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)相互作用，驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，降低電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的損耗。由于轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生鐵損耗和渦流損耗，所以降低了電機(jī)的自身?yè)p耗，同時(shí)高功率因數(shù)使得定子電流和定子繞組電阻損耗減小，從而實(shí)現(xiàn)提高效率、節(jié)能降耗目的。

注水泵電機(jī)再制造后，其節(jié)電率與負(fù)載有很大關(guān)系，一般情況下負(fù)載在70%以下的，電機(jī)經(jīng)過(guò)再制造后節(jié)電率應(yīng)不低于10%；負(fù)載在75%以上或近乎滿載的，電機(jī)經(jīng)過(guò)再制造后節(jié)電率應(yīng)不低于7%。

由于直驅(qū)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不受負(fù)載影響，因此節(jié)電率較高。

3 建議

注水泵再制造技術(shù)分為兩種形式，一種是功能提升再制造，另一種是性能提升再制造。

（1）功能提升再制造。對(duì)注水泵箱體、曲軸、連桿、十字頭等結(jié)構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)先進(jìn)工藝對(duì)有缺陷結(jié)構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)達(dá)到性能提升；對(duì)電機(jī)、皮帶輪、軸承等關(guān)鍵部件按標(biāo)準(zhǔn)檢修或更換；特殊部件進(jìn)行升級(jí)改造；對(duì)老舊部件表面噴砂噴漆，修舊如新，恢復(fù)注水泵常規(guī)性能質(zhì)量。

（2）性能提升再制造，具體細(xì)化為節(jié)能改造和智能改造。其中，節(jié)能改造轉(zhuǎn)變注水泵傳動(dòng)方式，由皮帶傳動(dòng)升級(jí)為永磁直驅(qū)傳動(dòng)，節(jié)能12%左右；智能改造可以在注水泵上增加溫度、電流、電壓、流量、壓力、漏失量、振動(dòng)等傳感器和無(wú)線傳送模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸、控制等功能，滿足油田建設(shè)智慧油田、數(shù)字化油田的需求（圖1～圖2）。

圖1 注水泵智能診斷監(jiān)控系統(tǒng)工作界面

圖2 注水泵數(shù)字化應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

4 結(jié)語(yǔ)

再制造技術(shù)對(duì)注水泵零部件實(shí)施修復(fù)是一項(xiàng)具有綜合效果的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)。油田柱塞式注水泵應(yīng)用再制造技術(shù)，不僅可修復(fù)動(dòng)力端部分，使之達(dá)到新泵標(biāo)準(zhǔn)，解決動(dòng)力端零部件因磨損造成的間隙過(guò)大等問(wèn)題，而且可使注水泵廢舊柱塞、組合閥得到重復(fù)利用，大大降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了修舊利廢的目的，為生產(chǎn)單位節(jié)省成本、降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度起到重要作用。同時(shí)為油田其他設(shè)備部件再制造技術(shù)的形式起到技術(shù)引領(lǐng)的作用，促使設(shè)備管理理念轉(zhuǎn)變，全面提高油田設(shè)備質(zhì)量，全方位實(shí)現(xiàn)油田設(shè)備降本增效，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。