前言
离心泵用户经常面临零部件问题。处理这些问题需要做出基于经验的决策和优先级。如何处理现有库存中的泵水力和易损件是一个值得考虑的问题。工厂的规模、使用年限、过去的采购、维护和存储相关实践是影响设施在运营准备和停机风险方面的状况的因素之一。
由于众所周知的事实是这些零件往往应用在泵的组件上，因此通常确定仓库中的特定泵组件可能与当前在特定流程离心泵中运行的组件不同。即使目前安装了真正优化的组件，也可能存在这种情况。因此，可以通过手头合适的零部件来降低意外的停机风险。如果零部件得到了真正的优化，那么在下一次机会安装它们将使该设备不仅重新投入运营，而且实际上将使设备所有者获得更大的盈利能力。
为了确保泵能够执行其预期功能，应在安装前彻底检查库存的零部件，并根据需要进行补充、修改或纠正。进货检验应由专业人员（根据供应商提供的图纸资料）进行，只有经过检验/验证的正确零部件才会放置在仓库中。本案例研究分析了一个现实场景，展示了采购泵水力和易损件时可以采取的基本预防措施，并将泵的维修和升级相结合，提高用户盈利能力、减少碳足迹。
凝结水泵的维修和改进
在计划停机期间，一家核电站（NPP）将一台三级凝结水泵送到一个经验丰富的服务中心，那里有泵水力设计工程师。核电站从其库存中为泵的修复提供了水力部件、耐磨环和轴承。
服务中心的泵水力设计工程师对拆卸的转子和核电厂提供的零部件进行了彻底检查。目视检查很快发现，库存叶轮的几何形状与从泵上拆卸下来的叶轮存在差异。
图1：三级凝结水泵局部剖面图（资料来源：伊利诺伊州芝加哥水电公司）
注意：第一级为闭式叶轮，第二级和第三级为半开式叶轮。
首先是绘图，然后是全面的工程分析
图1至图6是该凝结水泵几乎所有组件前后条件的广泛映射示例。服务中心泵水力设计工程师进行了全面的工程分析，这些工程分析重叠并相互交错。在本例中，分析包括使用最新版ANSYS软件进行三维（3D）建模。
图2：第一级叶轮叶片状态（资料来源：伊利诺伊州芝加哥水电公司）
图3：第一级叶轮叶片状态（资料来源：伊利诺伊州芝加哥水电公司）
修复叶轮
服务中心工程师的全面工程分析确定，使用替换叶轮会改变泵的水力性能。因此，服务中心对三级叶轮中的每一级都提出了适当的修改。在备用吸入级（第一级）叶轮上，修改包括对叶片入口进行轮廓加工以增加喉部面积，扩大叶轮入口（eye）直径，逐渐缩小叶片出口，以纠正图2和图3中所示的突起。对中间级叶轮拟议修改包括对叶片出口的适当轮廓，以及通过切割或堆焊将直径修复至适当尺寸。经核电站批准，服务中心对流道进行了修改和抛光，以提高每只备用叶轮的水力性能。
图4：三级泵（左）和业主库存（右）的第二级叶轮
耐磨环和轴承
服务中心的内部工程团队评估了NPP仓库提供的耐磨环和轴承。接下来，核电厂获悉组件存在差异，以及所提供备件的尺寸不符合良好的验收标准。
图5：用于工程审查的3D模型
泵所有者和服务中心的工程师审查了服务中心提倡正确耐磨环尺寸的原因，以及偏差如何阻止该泵按预期运行。核电厂同意并要求服务中心制造具有适当运行间隙的新耐磨环。
图6：性能预测是服务中心内部泵水力设计工程师进行的分析研究的一部分
泵用户拥有大量关于运行间隙过大对性能影响的数据。虽然间隙可能会因磨损和有时在使用中的腐蚀而增大，但在首次安装时，间隙应正确且在合理范围内。图1所示的轴承也是如此。当服务中心工程师审查原始设备制造商（OEM）设计手册以确保轴承是由业主的仓库提供的时，他们发现至少有一个备用轴承不符合设计要求。要求服务中心获得具有适当间隙的新的轴承。
图7：改装后的两只半开式备用叶轮之一
泵性能测试
NPP同意在芝加哥服务中心的独立测试实验室对修复的泵进行测试，测试结果如图8所示。从图中可以看出，泵的性能得到了提高，并且不会出现电力需求的增加。工程升级提高了泵的效率，从而减少了碳足迹，并为核电厂的所有者节省了能源。
图8：叶轮修复前后的性能比较图
采购准则摘要
从此案例中可以总结出采购重要备件的一些重要准则：
1）购买需要额外库存的易损件。精加工零件可能不适合修理过的导流体和叶轮。在购买备件时，请确保有额外的库存，以便将组件加工成合适的尺寸。这将提供最佳配合，有助于减少启动时和运行过程中出现问题的可能性。
2）在重新安装重要用泵前测试水力组件。泵转子翻新通常有机会获得准确的性能数据。测试图将确保备用或修复的转子将执行其预期功能。确保泵性能的可重复性对于安全相关泵尤为重要。
3）在库存接收过程中使用制衡机制。无论是从OEM还是第三方供应商订购更换零件，应始终有一种检查零件的方法，以确定水力部件的等效性。记录各种“零部件的属性”非常重要。这可以通过对所有者实体内部记录的零部件详细信息进行分类来实现。如果发现不一致，请联系供应商。要求供应商解释和/或纠正差异。如有疑问，请与经验丰富且可靠的泵服务中心合作。这样的服务中心将拥有自己的工程团队。
总结
本文重点介绍了将泵维修和泵升级相结合的机会。尽管规划这种盈利能力增强的优势直观地显而易见，但偶尔需要提醒。新技术提供了允许进行实体模型研究以进行零件比较的选项。借此机会与经验丰富的服务提供商合作，在日常维护事件中进行零件逆向工程。这种方法将使泵所有者能够节省大量金钱和时间、并减少困难。
作者简介：
T.Ravisundar博士是一名拥有流体动力学博士学位的总工程师，他为HydroAireInc.全球泵服务中心提供工程支持。
DibuChowdhury是HydroAireInc.位于伊利诺伊州芝加哥的核认证设施的设计工程师。Dibu专门从事有限元分析，在整个泵重建（修复）过程中提供工程审查。
流程机械咨询公司的HeinzP.Bloch，PE，撰写了18本关于机械可靠性和润滑的综合教科书和多篇出版物。Bloch是一名注册咨询工程师，也是振动研究所和美国机械工程师协会的成员，在担任埃克森美孚美国区域机械专家24年后从埃克森退休。