加氫裂化進料泵結構特點及維修要點剖析

摘 要：針對在大連石化公司新區(qū)加氫裂化裝置調試及開工初期，進料泵出現(xiàn)的一系列問題和在維修過程中又出現(xiàn)的問題以及處理措施應注意的事項，本文將其歸納并進行分析，同時在職工中進行交流，以便使大多數(shù)職工對該泵有所了解，能使職工在今后維修該泵或同類泵時能有所幫助。

關鍵詞：Lomakin效應 密封環(huán)（口環(huán)） 流體動力軸承

中圖分類號：TH3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0074-01

加氫裂化進料泵是美國FLOWSERVE公司生產的雙層殼體高壓泵。轉速4500 rpm；揚程2179 m；流量973 m3/h，目前是世界上最大的泵。

1 泵的結構特征

加氫裂化進料泵的結構特征為通過外部的圓筒體和帶有一環(huán)形聯(lián)接面的大端蓋將水平剖分的內殼體包裹在其中。在內外殼體之間充滿壓力為出口壓力的液體，外殼體承受膨脹應力和拉伸應力，相比之下，內殼體僅僅承受壓縮應力。內殼體為水平剖分蝸殼式，軸承支架鑄造在兩側的端蓋上。軸瓦采用徑向瓦和止推瓦形式；在三級及五級葉輪中間采用中間托瓦形式。軸向力的平衡裝置采用平衡套及平衡管的形式。轉子長徑比較大，屬于細長軸。吸入管、排出管均垂直向上布置。在不拆除外筒體及出入口管線的情況下，可以將內殼體及轉子拖出。

2 該泵在運行過程中出現(xiàn)的問題

（1）在裝置調試階段出現(xiàn)的問題在加氫裂化裝置開工初期調試階段，P1703/A及P1703/S泵同時出現(xiàn)過盤車卡澀現(xiàn)象。（2）在出現(xiàn)上述問題后進行搶修的過程中存在的問題加氫進料泵P1703/S在解體后發(fā)現(xiàn)一、二級葉輪密封環(huán)與殼體密封環(huán)發(fā)生蹭磨，而后我們對其葉輪密封環(huán)與殼體密封環(huán)之間的間隙進行放大處理。該泵的葉輪密封環(huán)與殼體密封環(huán)的直徑間隙為0.50 mm；為了使泵能夠正常運行，我們采取將泵葉輪密封環(huán)進行車削處理，將其直徑間隙放大到0.60 mm。同時又發(fā)現(xiàn)平衡鼓與平衡套之間的泄漏縫亦存在咬合現(xiàn)象，為此我們將該直徑間隙由0.40 mm擴大到0.45 mm。處理完以上項目后，將泵回裝。然而在回裝過程中，安裝機械密封時，為了對準軸套鍵而將該泵進行盤車，結果又造成三、四級葉輪密封環(huán)發(fā)生蹭磨。我們又再一次解體，處理三四級葉輪密封環(huán)間隙。當我們這一次處理完后，在回裝泵的過程中又再一次犯同樣的錯誤，造成中間托瓦處蹭磨，只不過這一次與上次不同之處是在安裝聯(lián)軸器時發(fā)生的。

3 對以上問題進行分析

出現(xiàn)第一次問題的原因是由于系統(tǒng)管線在水聯(lián)運階段并未清掃干凈，管線內存在大量的鐵銹和焊渣等雜質。而在調試初期，為了不出現(xiàn)抽空現(xiàn)象，將入口過濾器拆除，這樣造成在運行泵過程中，雜質進入泵內殼體密封環(huán)與葉輪密封環(huán)之間的泄漏縫中，從而導致開泵時盤車卡澀，直至最后抱死。該泵之所以出現(xiàn)密封環(huán)咬死現(xiàn)象，最初的原因是由于裝置在開工初期，水聯(lián)運階段沒有將管線徹底清掃干凈，殘留的雜質進入泵內，將密封環(huán)蹭磨。

而在搶修時期，重復兩次出現(xiàn)密封環(huán)咬死現(xiàn)象，完全是由于工人操作水平缺乏，對該泵的結構認識不夠造成的。該泵是滑動軸承支承，當兩端的端蓋沒有就位，滑動軸承沒有安裝的情況下，轉子是完全落在殼體密封環(huán)上的，葉輪密封環(huán)與殼體密封環(huán)是接觸的。在這種情況下盤車勢必造成密封環(huán)之間的干磨擦，出現(xiàn)密封環(huán)咬死現(xiàn)象。

在對密封環(huán)進行處理的過程中，又不能將其間隙過度放大，否則會造成該泵流量、揚程等性能下降；同時還會由于密封環(huán)間隙過大，造成Lomakin效應的喪失。Lomakin效應的喪失亦會導致密封環(huán)的磨損進一步增大以及泵在運行過程中出現(xiàn)振動、噪音加劇等現(xiàn)象。從而造成惡性循環(huán)。

所謂的Lomakin效應，在實際泵的正常運行中，轉子是浸沒在泵送液體中的，液體流過一個或多個小的環(huán)形面積，而這些環(huán)形面積則是由把泵隔成不同壓力區(qū)域的間隙形成的，例如在密封環(huán)（口環(huán)）、級間襯套或平衡裝置處。這個液體的流動產生了所謂的流體動力軸承效應，而且實際上把轉子從兩個泵外軸承支承的形式轉變?yōu)橛杀盟鸵后w潤滑的多個附加內部軸承的支承形式。這種現(xiàn)象稱為Lomakin效應。（摘自Pump Handbook（third edition））

由于Lomakin效應的結果，軸在運行中的撓度要比其在空氣中運行時的撓度有所減小，這種效應的優(yōu)點，尤其對多級泵而言，是可以使用較長或較細的軸。P1703的軸就屬于細長軸，一旦Lomakin效應喪失，對泵極為不利。

流體動力軸承效應取決于：（1）壓差。（2）間隙。由于內部間隙隨著沖蝕和接觸磨損而增加，壓差隨之降低，這一支承效應會明顯降低。

鑒于以上因素，對該泵的密封環(huán)的修復是絕對不允許間隙過份增加的。該泵的兩端的軸承體均鑄造在兩側的大蓋上，在大蓋未安裝的情況下，整個轉子是完全施加在內殼體上，葉輪密封環(huán)、平衡鼓等與殼體密封環(huán)及平衡鼓套是直接接觸的，若在此種情況下盤車，將會造成干摩擦，導致密封環(huán)之間的咬死。

為了保證密封環(huán)不發(fā)生咬死，還應考慮另外一個因素，那就是軸的撓度。軸的撓度對泵的正常運行亦是存在較大的影響。通常情況下，泵軸的撓度大致與軸的跨度的4次方成正比，而與軸徑的平方成反比。為了保持密封環(huán)處的內部間隙，通常將泵的撓度設定在0.127～0.152 mm。

4 預防及改進措施

（1）制定詳細的施工工序。（2）該泵在檢修過程中，當兩端的支承軸承未安裝的情況下，絕對不允許盤車；否則會造成動靜體磨擦咬死。（3）密封環(huán)（口環(huán)）、級間襯套或平衡裝置處的間隙應符合制造廠提供的標準，如果過度加大，會造成LOMAKIN效應喪失，進一步促進動靜體的磨擦咬死。（4）在以上所述間隙增大情況下，并且泵在運行一段時間后，再次檢修時應著重檢查支承軸承以及止推軸承的磨損情況。因為當泵內部間隙變化時，會改變軸承的受力狀況。（5）盡可能不頻繁切換泵。（6）確定軸的撓度是否在標準范圍之內。（7）內殼體及轉子組裝完后，在運輸過程中要對轉子與內殼體之間采取定位措施；以避免在運輸時導致轉子與殼體碰撞、摩擦。

5 結論

加氫裂化進料泵在整個裝置中處于核心地位。如果進料泵出現(xiàn)問題，整個裝置將會停工。整個裝置的停工又會給其它裝置造成波動。該泵按其結構和輔助設施屬于泵組。又鑒于它的重要性以及結構特征，對該泵組應按機組對待。在維修過程中要打破以往普通機泵的維修理念，而應以檢修機組的程序及標準進行施工。

參考文獻

[1]泵手冊[M].3版.中國石化出版社.

[2]FLOWSERVE公司提供的加氫裂化進料泵使用說明書[M].

[3]葉片泵設計手冊[M].機械工業(yè)出版社.

[4]離心泵設計基礎[M].機械工業(yè)出版社.