高壓注水泵常見(jiàn)故障分析及解決措施

宛樂(lè)征

摘 要：高壓注水泵是裝置的關(guān)鍵設(shè)備。如發(fā)生故障會(huì)導(dǎo)致高壓空冷注水中斷，極大影響裝置的安全運(yùn)行。本文通過(guò)對(duì)運(yùn)行過(guò)程中彈簧斷裂，注水量下降，管線震動(dòng)大，聲音異響等常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：彈簧斷裂;注水量下降;管線震動(dòng)大

高壓注水泵型號(hào)為：PTO190-130*205，由意大利PREONI泵業(yè)有限公司制造，采用三柱塞結(jié)構(gòu)。曲軸箱潤(rùn)滑采用強(qiáng)制潤(rùn)滑，減速箱為飛濺潤(rùn)滑方式。填料采用除鹽水冷卻方式，泵設(shè)計(jì)壓力17.8MPa，最大流量44Nm3/h。主要以連續(xù)注水的方式注入渣油加氫高壓空冷入口以溶解銨鹽，防止銨鹽結(jié)晶堵塞管束，對(duì)生產(chǎn)造成不利影響。

1 注水泵故障情況

注水泵在運(yùn)行過(guò)程中的常規(guī)故障是彈簧斷裂，注水量下降，聲音異常，管線振動(dòng)大。其中又以彈簧斷裂占整個(gè)故障率的一半以上。

2 故障分析及措施

2.1 彈簧斷裂

①閥體變形。圓柱凸臺(tái)的作用是為了確保彈簧不被過(guò)量壓縮。正常彈簧的壓縮量為13mm，但由于在拆卸的過(guò)程中閥片受到常年累月的撞擊，會(huì)造成閥片與凸臺(tái)間隙出現(xiàn)變化。當(dāng)閥體軸向出現(xiàn)磨損時(shí)，彈簧為了彌補(bǔ)間隙會(huì)增大壓縮量。長(zhǎng)期在此工況下運(yùn)行，會(huì)降低彈簧使用壽命。當(dāng)閥體徑向出現(xiàn)磨損時(shí)，彈簧的運(yùn)動(dòng)軌跡由最初的單一上下運(yùn)動(dòng)變?yōu)樯舷伦笥覔u動(dòng)，作用形態(tài)的變化也會(huì)降低使用壽命;②安裝方法簡(jiǎn)單粗暴。根據(jù)注水泵原廠模具判斷：液力端閥及閥片是通過(guò)整體安裝。中間體與兩側(cè)閥體為過(guò)盈配合并保持一定同心度，閥體在地面安裝完成后，再通過(guò)套筒送入缸體內(nèi)。但在實(shí)際安裝過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制，通常是將入口閥體送入缸體后，再將中間體和出口閥送入缸體，通過(guò)敲擊的方式進(jìn)行安裝。此種方法安裝后，可能會(huì)造成同心度出現(xiàn)變化，彈簧及閥片在工作時(shí)受力出現(xiàn)變化。在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)加劇彈簧磨損。

2.2 運(yùn)行過(guò)程中注水量下降

①?gòu)椈蓴嗔?。?dāng)運(yùn)行過(guò)程中彈簧斷裂，斷裂彈簧卡在閥片處，造成閥片壓縮不嚴(yán)，會(huì)引起注水量突然下降。出口流量不均勻運(yùn)行會(huì)造成管線震動(dòng)，進(jìn)而傳遞至曲軸箱及減速箱側(cè)，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行造成較大影響;②閥片斷裂。在柱塞長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)行期間，會(huì)造成閥片及閥座磨損。當(dāng)閥片出現(xiàn)裂紋時(shí)，會(huì)造成注水量緩慢下降，并伴隨震動(dòng)加大，由于故障現(xiàn)象不明顯，巡檢期間不易發(fā)現(xiàn)，需要在機(jī)泵檢修期間，重點(diǎn)關(guān)注閥片運(yùn)行狀態(tài);③柱塞斷裂。a高壓注水泵密封是通過(guò)螺紋及半卡環(huán)連接，通過(guò)柱塞桿傳遞拉應(yīng)力帶動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)。當(dāng)柱塞裝配間隙調(diào)整不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，造成柱塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中承受沖擊力增大。因此合理的裝配配合可以使作用在柱塞根部的應(yīng)力降低，避免因松動(dòng)造成附加應(yīng)力;b柱塞在往復(fù)運(yùn)行過(guò)程中起破壞作用的是拉應(yīng)力。填料壓蓋過(guò)緊會(huì)導(dǎo)致柱塞表面與填料及隔圈摩擦增大，易引起柱塞拉毛。填料密封不同心，將導(dǎo)致柱塞軌跡偏移，運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)與填料襯套摩擦，降低柱塞使用壽命。因此在日常維修期間，要及時(shí)調(diào)節(jié)填料壓蓋松緊度;維修過(guò)程中不斷盤(pán)車(chē)，防止拉應(yīng)力過(guò)大，影響設(shè)備正常運(yùn)行。

2.3 安全閥故障失效

高壓注水泵流體介質(zhì)是除氧水混合分餾塔頂凝結(jié)水，通過(guò)采樣分析：硫化物為450mg/L，氯化物為15mg/L，氨氮含量為7.6mg/L。因此會(huì)存在濕硫化氫腐蝕及氯離子腐蝕情況的出現(xiàn)。而該彈簧的介質(zhì)是60crva，它是一種含碳量為0.50%～0.64%的合金鋼，具有較大的屈服強(qiáng)度及抗疲勞強(qiáng)度及足夠的韌性和塑性。但抗?jié)窳蚧瘹涓g及氯離子腐蝕性能較差，暴露在高濃度硫化物環(huán)境下易破壞金屬表面保護(hù)膜，銹蝕母體。因此在今后的使用過(guò)程中建議采用外夾套波紋管式彈簧安全閥代替，以降低硫化物對(duì)彈簧影響，延長(zhǎng)使用壽命。

2.4 管線振動(dòng)

振動(dòng)的基本形式有三種：自由振動(dòng)，受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。自由振動(dòng)是一種依靠彈性系統(tǒng)的彈性力維持的振動(dòng);受迫振動(dòng)是系統(tǒng)在外力的作用下引起的振動(dòng);自激振動(dòng)其維持振動(dòng)的力產(chǎn)生于其振動(dòng)本身。注水泵往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工作方式會(huì)引起流體的壓力脈動(dòng)，當(dāng)流體的振動(dòng)頻率與管線的固有頻率相同時(shí)，就會(huì)引起管線產(chǎn)生共振。

①入口管線振動(dòng)。裝置內(nèi)兩臺(tái)注水泵入口管線采用并聯(lián)連接，當(dāng)一臺(tái)泵運(yùn)行，另一臺(tái)泵入口管線被帶動(dòng)從而導(dǎo)致大幅波動(dòng)。因此通過(guò)致力于改變?nèi)肟诠芫€的壓力脈動(dòng)頻率來(lái)降低振動(dòng)。a清理入口管線過(guò)濾器，降低濾網(wǎng)目數(shù);b提升注水泵前緩沖罐的操作壓力;c逐漸減小入口管線手閥開(kāi)度，將出入口管線導(dǎo)淋聯(lián)通。通過(guò)嘗試以上措施，現(xiàn)已基本解決入口管線振動(dòng)問(wèn)題;②出口管線振動(dòng)。當(dāng)出口管線振動(dòng)并伴隨流量波動(dòng)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查出口蓄能器運(yùn)行狀態(tài)并檢查蓄能器皮囊是否有破裂的情況。另外通過(guò)對(duì)皮囊充氮，檢查有無(wú)慢撒氣及壓力下降的情況。

3 維修策略及建議

①?gòu)椈蛇B續(xù)運(yùn)行滿3個(gè)月應(yīng)定期切換;②柱塞及哈佛頭運(yùn)行滿6個(gè)月應(yīng)著色檢查;運(yùn)行滿18個(gè)月強(qiáng)制更換，柱塞修復(fù)，哈佛頭更換;③潤(rùn)滑油濾芯、填料、骨架密封運(yùn)行滿12個(gè)月強(qiáng)制更換;④密封膠圈運(yùn)行滿6個(gè)月定期更換;⑤每三個(gè)月檢查一次出口蓄能器皮囊壓力，皮囊使用滿12個(gè)月定期更換。

4 結(jié)論

①針對(duì)彈簧斷裂問(wèn)題要重點(diǎn)檢查閥體有無(wú)破損，閥體與中心體同心度是否合適;②注水量下降可以通過(guò)檢查彈簧、閥片、柱塞、安全閥運(yùn)行狀態(tài)作出初步判斷;③選用內(nèi)帶波紋管保護(hù)的安全閥，可以大幅提高設(shè)備的使用壽命;④針對(duì)注水泵出入口管線振動(dòng)的問(wèn)題，可以通過(guò)改變管線內(nèi)流體的振動(dòng)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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