液化氣裝車屏蔽泵故障原因和處理

劉東云

（吐哈油田銷售事業(yè)部，新疆吐魯番 838202）

0 引言

某單位液化氣3#裝車屏蔽泵于2009年投入運行。2015年發(fā)現(xiàn)泵振動超標，停車時有異常響聲，立即停止使用，對泵進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)軸承等部件損壞，經(jīng)過更換部件、打磨葉輪及導(dǎo)葉、裝配、消除管線應(yīng)力等一系列工作后，恢復(fù)使用，運行正常。

1 屏蔽泵使用現(xiàn)狀

額定參數(shù)：流量46 m3/h，揚程120 m，電流77.5 A，功率32 kW。主要為鐵路裝車、向輕烴儲運工區(qū)轉(zhuǎn)輸和球罐檢驗轉(zhuǎn)液使用。維修情況：2010，2011年一保，2013年10月項修，總運行時間817 h。

2013年9月，某單位在使用3#泵卸超裝的鐵路罐車時，在泵不上量的情況下，由于操作人員未及時發(fā)現(xiàn)并停泵，造成抽空和長時間空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致軸承、軸套等部件嚴重損壞，截止9月，運行時間643 h，10月三保維修后使用至今，保養(yǎng)后運行174 h。

2 屏蔽泵特點和冷卻循環(huán)方式

（1）屏蔽泵特點。無冷卻水和逆向循環(huán)管線，自身循環(huán)冷卻。

（2）內(nèi)部循環(huán)冷卻走向（圖1）。泵內(nèi)冷卻循環(huán)介質(zhì)由葉輪邊緣甩出，經(jīng)泵前軸承體端蓋的6個過流孔流向泵定子和轉(zhuǎn)子間隙，分為3路。一路小部分液體進入前軸承處，通過推力盤的凹槽間隙進入前軸承和軸套，進行潤滑，然后通過軸上的小孔流入軸中心。另一路大部分液體進入定子和轉(zhuǎn)子間隙、向后流向后軸承、后端平衡盤處，在后軸承處又分為2路，一小部分液體進入后軸承和推力盤，潤滑后軸承和軸套，液體直接通過軸上的小孔流入軸中心；另一大部分液體持續(xù)向后潤滑動靜平衡盤，然后通過后端軸的通孔進入軸中心，液體向前端流動，在軸首級葉輪處有4個通孔，軸中心的冷卻循環(huán)液從4個通孔流出進入首級葉輪平衡孔，最終進入葉輪入口。泵在運行過程中電機產(chǎn)生的熱量、軸承摩擦產(chǎn)生的熱量和動靜平衡環(huán)的摩擦熱量都是通過上述液體的流動帶走的。如果流道發(fā)生堵塞就會產(chǎn)生高溫，造成配件的損壞。

圖1 屏蔽泵內(nèi)部液體循環(huán)

（3）軸承組件和推力盤的特點。推力盤與軸承組件的摩擦面不是直接摩擦在超硬碳化硅30上，而是與軸承套（316L）接觸，也就是說軸向的摩擦損傷很小，徑向摩擦損傷在潤滑不暢的情況下會很大，與通常屏蔽泵軸向、徑向都要承受摩擦情況不同，如果潤滑良好的話，此特點的軸承可以使用很長時間不損壞。

3 屏蔽泵故障現(xiàn)象

（1）2015年3月，某單位設(shè)備管理部門對液化氣3#泵運行情況進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)振動大，監(jiān)測振動值明顯超標，停車時聲音有擦掛的異常響聲，立即要求使用部門停止使用，等待檢查維修。

（2）設(shè)備管理人員與維修人員共同對3#泵解體檢查，發(fā)現(xiàn)泵首級、中段和末級葉輪口環(huán)外緣均有輕微磨損，后軸承組合件內(nèi)軸承碎裂，推力盤磨損嚴重，動平衡盤由于高溫顏色變黃，動靜平衡環(huán)磨損嚴重，后端定子屏蔽套有一處約0.3 mm（手摸）的環(huán)狀劃痕，出廠厚度約。從現(xiàn)狀上看，后軸承處部件磨損較前端嚴重。

（3）從解體檢查現(xiàn)狀來看，在出現(xiàn)后軸承碎裂后，操作人員依然繼續(xù)使用，碎裂的軸承在定子和轉(zhuǎn)子之間高速旋轉(zhuǎn)，劃傷了定子屏蔽套，如果再不及時確認并停止使用，定子屏蔽套有可能被劃穿，造成定子電機的整體報廢。

4 原因分析

（1）泵運行過程中產(chǎn)生氣蝕（液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體產(chǎn)生氣泡，這種現(xiàn)象稱為氣蝕），是導(dǎo)致屏蔽泵軸承、軸套、平衡盤等部件損壞的主要原因。結(jié)合泵內(nèi)循環(huán)液體走向可以得出，泵的后端軸承處是泵內(nèi)冷卻循環(huán)的最遠處，如果泵內(nèi)有氣體，沒有充分的液體進行冷卻潤滑，最容易損壞的就是后軸承組件、軸套、推力盤及平衡盤。造成氣蝕的主要因素有：①運行過程中流量過小，沒有根據(jù)使用情況及時調(diào)節(jié)回流進行泄壓，造成泵長時間處于憋壓運行狀態(tài)，電機及軸承產(chǎn)生的熱量無法帶走，泵內(nèi)液體溫度逐漸升高，發(fā)生氣蝕；②出口流量太大，壓力降低，當(dāng)葉輪葉片處壓力降低到該溫度下的液體汽化壓力時，液體汽化，發(fā)生氣蝕；③發(fā)液時儲罐液位低于要求最低安全液位，裝置氣蝕余量降低，發(fā)生氣蝕。

（2）啟動時未打開放空進行排氣或者氣體排放不干凈。泵內(nèi)積聚氣體，啟動后各部件無法得到有效潤滑，導(dǎo)致?lián)p壞，是造成故障的另一主要原因。

（3）使用單位技術(shù)人員對機泵運行情況監(jiān)測頻次不足，未及時發(fā)現(xiàn)運行中出現(xiàn)的問題，是造成屏蔽泵出現(xiàn)故障的次要原因。

5 應(yīng)力對泵運行的影響

管線應(yīng)力對泵的正常運行影響：配件到貨后現(xiàn)場裝配，對葉輪邊緣、口環(huán)和導(dǎo)葉口環(huán)處進行打磨，尤其對二級葉輪后蓋板凸起的斑點進行重點打磨處理；同時處理了轉(zhuǎn)子后端邊緣不平整處；更換后端軸承組件、后端軸套組件、2個推力盤、動靜平衡盤的平衡環(huán)。調(diào)試運行，發(fā)現(xiàn)停車時仍然后異常聲響。檢測振動值偏大，葉輪處振動值約為5.8 mm/s，分析可能是因為進口管線恢復(fù)流程時位置偏移，強行緊固后產(chǎn)生應(yīng)力；采取更換過濾器前法蘭螺栓的辦法，完全消除應(yīng)力，重新啟動運行，檢測振動值為0.8 mm/s，溫度正常，無異常響聲，各項參數(shù)正常。由此可以得出，管線產(chǎn)生應(yīng)力也是造成機泵運行不正常，從而加快軸承等部件損壞的一個重要原因。

6 解決措施

（1）提高操作人員責(zé)任心。操作人員操作不精心，泵出現(xiàn)氣蝕（溫度快速升高、振動增大、異常聲響）未及時處理，啟泵前未排放泵內(nèi)氣體，導(dǎo)致出現(xiàn)故障。使用單位應(yīng)加強管理，提高操作人員責(zé)任意識。

（2）設(shè)備使用部門要增加泵運行期間的檢測頻次，由1月1次狀態(tài)監(jiān)測改為1周1次，并記錄，發(fā)現(xiàn)不正常的要進行匯報和分析。

（3）進一步修訂操作規(guī)程，確認各項參數(shù)和程序，核實無問題后審批，并嚴格執(zhí)行。重點修訂：①進一步明確了電流、溫度、流量和進出口壓差等參數(shù)值；②針對后端氣體在正常排放或者檢修完畢再次灌泵時可能出現(xiàn)后端氣體排放不干凈的問題，采取先排放，后點動的方法（出口開小，啟動3 s后停止，5 min后繼續(xù)點動，重復(fù)3次），加速氣體排出；③泵啟動前充分排氣，嚴格做到每次啟動前都打開放空排放。

（4）執(zhí)行泵啟動前填寫啟動前檢查操作卡制度，由操作人員填寫，使用單位技術(shù)員或相關(guān)人員現(xiàn)場確認后簽字，然后啟動運行。

（5）機泵運行期間操作人員不得離開現(xiàn)場，1個司泵人員不得同時啟動液化氣和輕油泵運行。

（6）如果維修后出現(xiàn)振動加大，應(yīng)檢查進出口管線在恢復(fù)流程過程中是否產(chǎn)生應(yīng)力，如果有，應(yīng)采取辦法消除。

（7）開展定期解體檢查，對經(jīng)常使用的輕烴裝車屏蔽泵，半年解體檢查1次，不經(jīng)常使用的輕烴裝車屏蔽泵1 a解體檢查1次。

7 結(jié)論

屏蔽泵是儲輸系統(tǒng)中的重要運轉(zhuǎn)設(shè)備，平穩(wěn)運行與否，是年度業(yè)績指標能否順利完成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以，要提高操作人員操作水平和責(zé)任意識，按照措施嚴格執(zhí)行，加強管理，確保屏蔽泵的平穩(wěn)運行。