高压往复泵是化工行业中普遍使用的化工设备，其主要作用是用来把液态工作介质从低压系统或中压系统输送到高压系统指定位置，是化工系统液态工作介质的动力设备，有化工系统的心脏之称。

　　改进前高压往复泵与填料函装配简图析时发现，断裂的填料函榫面上的裂纹大多数是沿根部的径向走势，依据裂纹分析的应力原则和强度原则，可知导致径向裂纹形成的主要原因是垂直于裂纹的主拉伸力或弯曲应力所致。而断裂的填料函腐蚀情况并不严重，说明现有材质已具有较好的耐腐蚀性。显然，在保持填料函原材质不变的情况下，可考虑从填料函结构方面进行改进，来解决填料在工作中，由于液体反复冲击，引起泵头的剧烈振动，造成填料函与泵体连接处榫面上频繁发生断裂的现象。经调研发现，这个问题在化工行业普遍存在。理论上填料函的使用寿命至少在一年以上，但更换上的新填料函实际使用时间只有60~90d而每次更换填料函，所需备件费用：填料函10000元件，填料400元，导向套300元。由于更换一次填料函要动用电、气焊，还要把装好的填料函（近250kg）用天车吊上吊下，很费工时，且易碰伤维修工人。因此，在顺利情况下检修时间需用05d这不仅造成生产线停产，检修时部分半成品介质需排放，也会对环境造成污染。因此，解决填料函与泵体连接处榫面上的发生断裂现象的问题，提高填料函的使用寿命，成了化工企业亟待解决的问题。

　　目前，在解决高压往复泵填料函的失效问题上，大多是从填料函材质方面进行改进，相关改进措施是把填料函改用00Cr25Nl6M，2N材料。在对填料函进行ANSYS建模分析的基础上，本文介绍了保持函榫面上的断裂问题。

　　12对填料函改前建模进行有限元分析在高压往复泵正常运行及系统打量不稳定、振动剧烈的情况下，实地测试得填料函榫面上受力在0~1 45MPa之间变化。根据填料函的对称性，对填料函结构（见）进行简化建模使用ANSYS对模型进行网格剖分如所示，并在填料函受大激振力的情况下进行有限元分析，应力分布如所示。

　　改进前填料函应力分布图注：负号表示所受力为压应力，正号或省去表示所受力为拉应力。

　　由可看出，填料函榫末端径向变形大位移为00588mm，在填料函榫根部外侧受大拉应力为203MPa在填料函榫根部内侧受大压应力为248MPa针对填料填函榫根部的断裂情况，从降低维修成本，降低维修劳动强度，缩短维修时间，减少因维修停车造成的经济损失等方面综合考虑，经有限元受力分析，对填料函的结构进行改进比较合理。

　　13填料函的改进措施及虚拟分析对填料函改进虚拟建模，使用ANSYS对模型进行网格剖分如经过计算机ANSYS分析，依据分析结果，表明填料函受力分布主要集中在填料函榫根部。这样，改进受力集中的填料函榫，将其加工为一个单独的零件，命名为缓冲环，把原填料函榫镗掉，并按泵头上原尺寸镗为深lmm宽10mm的环槽，缓冲环按原填料函榫尺寸加工为宽20mm夕卜径9140mm内径9120mm.这样，将填料函改为两个零件。改进后的填料函破裂的机率就至少降低了一半，如缓冲环破裂，更换时也不用动用电焊和气焊及天车，只需把填料函和泵头之间拉开适当间隙，取出缓冲环及两侧的聚四氟乙烯密封垫进行更换即可，这样就大大降低了维修费用，缩短了维修时间，减小了劳动强度。

　　正号或省去表示所受力为拉应力。

　　从改进后的填料函结构的虚拟建模受力分析可以得出，填料函槽外侧末端径向变形的大位移位为0. 03mm，减小为改进前结构变形的一半；在填料函榫根部外侧所受大拉应力为164MPa在填料函榫根部内侧所受大压应力为154MPa比改进前填料函所受大应力降低了近100MPa由此可见，按此措施改进后可改善填料函受力分布状况，延长了填料函的使用寿命。

　　2填料函的改进及其改进效果在平顶山飞行化工集团对以前换下来旧填料函进行改进，该厂使用的是上海大隆机器厂生产的高压往复泵，填料函与泵体连接处榫面上频繁发生断裂的事故。按上述改进方案将旧填料函的榫面镗掉，然后按原尺寸镗为深1mm宽10mm的环槽，并另外加装一个缓冲环，装机进行实地试验。由于改加了缓冲环，另一侧增加了一个2.5mm的聚四氟乙烯密封垫，起到了一定的隔振作用，经实地使用，一般缓冲环使用寿命在180d以上。改进后不但使使用周期得到了延长，且维修费用和时间也成倍下降，检修时仅需更换1个缓冲环和2个聚四氟乙烯垫，一个三人组1个工时就够了，从而大大减少了停产检修的时间，降低了检修的劳动强度。此外，经改进的旧填料函主体至发稿时仍在使用，没有进行更换，该厂没有再外购新填料函。

　　3结束语31通过对高压往复泵填料函失效分析及成功的改进，不但提高了填料函的使用寿命且降低了维修成本，缩短了维修时间，节省了人力、物力资源。

　　2针对填料函与泵体连接处榫面上频繁发生断裂实际问题的分析、建模、有限元模拟分析及成功改进，证实了有限元计算分析是可靠的。

　　3本文介绍的填料函与泵体连接处榫面上频繁发生断裂的改进措施，对高压往复泵的设计、制造及使用部门有一定的。