APP系列高壓泵失效原因分析

APP3.0和APP3.5型系列高壓泵，理論設(shè)計(jì)免維護(hù)時(shí)間為8 000 h。此泵采用軸向柱塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)利用海水對泵活動部件進(jìn)行潤滑。

1 故障案例

2010年7月29日，值班人員巡視時(shí)發(fā)現(xiàn)MFIA07反滲透制淡裝置 (產(chǎn)水量30 t/d)高壓泵振動噪音較大，對該泵進(jìn)行拆檢發(fā)現(xiàn)，泵的柱塞、滑靴及球體均發(fā)生嚴(yán)重磨損，最大值達(dá)到8.02 mm，導(dǎo)致柱塞與滑靴的球型鉸鏈脫落、缸體磨損使整泵無法修復(fù)，并發(fā)現(xiàn)銀白色金屬顆粒，金屬光澤明顯。9月7日，另一臺反滲透制淡裝置 (MFIA系列，產(chǎn)水量20 t/d)也發(fā)生類似故障。此時(shí)，2臺高壓泵分別運(yùn)行110 h和1 800 h左右。

2 反滲透制淡裝置工作原理與失效分析

1)工作原理。

利用反滲透原理制造淡水需要在高壓下進(jìn)行，工作壓力一般在4.0～6.8 MPa范圍內(nèi)。海水經(jīng)多介質(zhì)濾器、精濾器、微濾器后進(jìn)入高壓泵，其中多介質(zhì)過濾器將過濾掉較大顆粒的雜質(zhì)，而精、微濾芯的過濾直徑分別為5μm、3μm。經(jīng)過預(yù)處理的海水經(jīng)高壓泵增壓進(jìn)入反滲透膜，水分子透過反滲透膜實(shí)現(xiàn)與Na+、Cl－離子的分離而獲得淡水，濃縮后的海水排出舷外。

2)失效分析。

APP系列高壓泵制造精密，對顆粒雜質(zhì)敏感，有害雜質(zhì)進(jìn)入高壓泵，會加劇高壓泵的磨損，尤其是傳動機(jī)構(gòu)——滑靴球型鉸鏈的磨損，使柱塞球體與滑靴脫落，引起高壓泵故障，表現(xiàn)為較大的振動和噪音。雜質(zhì)進(jìn)入高壓泵內(nèi)部最可能途徑有以下2種:一是更換濾芯時(shí)，雜質(zhì)意外掉入泵的進(jìn)口管路，并隨工作水流進(jìn)入泵體內(nèi)部;二是反滲透裝置出現(xiàn)產(chǎn)水量下降，對反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗時(shí)，清洗產(chǎn)生的含較多有害雜質(zhì)的循環(huán)水不停地流經(jīng)高壓泵各摩擦副，從而造成高壓泵的磨損。

由于MFIA07反滲透制淡裝置是第一次運(yùn)行，而且總運(yùn)行時(shí)間僅110 h，精、微濾器壓差也未超過0.1 MPa，泵損壞前并沒有更換新濾芯。因此，可排除更換濾芯時(shí)造成雜質(zhì)意外掉入泵的進(jìn)口管路而進(jìn)入泵體造成該泵嚴(yán)重磨損。

經(jīng)過對設(shè)備運(yùn)行記錄檢查，2臺高壓泵在損壞前都經(jīng)歷過化學(xué)清洗，特別是30 t反滲透高壓泵出現(xiàn)產(chǎn)水量低的現(xiàn)象時(shí)，就遵循廠家的指導(dǎo)意見進(jìn)行了一次化學(xué)清洗，之后僅運(yùn)行約40 h就出現(xiàn)了故障現(xiàn)象;另一臺同系列高壓泵也出現(xiàn)了同樣故障。由此，可以斷定在對反滲透膜進(jìn)行清洗時(shí)，滲透膜上聚集的雜質(zhì)返流進(jìn)入高壓泵導(dǎo)致泵體內(nèi)部精密部件發(fā)生磨損，并破壞原轉(zhuǎn)子平衡出現(xiàn)較大振動和噪音，進(jìn)而導(dǎo)致高壓泵缸體、柱塞、滑靴異常磨損，使泵發(fā)生無法修復(fù)的故障。

3 改進(jìn)建議

為防止類似故障發(fā)生，提出以下改進(jìn)措施。

1)提高海水預(yù)處理的過濾效率、保證過濾精度，防止水中雜質(zhì)進(jìn)入高壓泵內(nèi)部導(dǎo)致摩擦副異常磨損。

2)微濾器更換濾芯時(shí)，不得將雜質(zhì)帶入保安濾器的下部管路中，防止雜質(zhì)進(jìn)入高壓泵。

3)減少不必要的反滲透膜化學(xué)清洗，以防反滲透膜表面聚集的雜質(zhì)反流進(jìn)入高壓泵。

4)化學(xué)清洗時(shí)，對雜質(zhì)不敏感的外置增壓泵進(jìn)行循環(huán)清洗，保護(hù)本裝置精密柱塞式增壓泵。

4 結(jié)束語

采取上述防護(hù)措施后，兩臺反滲透制淡裝置高壓泵運(yùn)行穩(wěn)定，截止2011年底，已安全運(yùn)行6 000 h，制造淡水12 000多噸，為廣大船員的生活提供充足的淡水資源，也為船舶長期海上作業(yè)提供了生活基礎(chǔ)保障。