屏蔽泵電流波動(dòng)軸承損壞原因分析

馬庭紅，陳維志，吳應(yīng)輝，黃 平

（西南油氣田公司蜀南氣礦工藝研究所，四川瀘州 646001）

0 引言

塔里木輪南天然氣站400 萬原油穩(wěn)定裝置2 臺(tái)液化氣屏蔽泵多次出現(xiàn)電流瞬間波動(dòng)，拆檢發(fā)現(xiàn)石墨軸承損壞，存在嚴(yán)重安全隱患，導(dǎo)致維修工作量大，風(fēng)險(xiǎn)高。

1 設(shè)備情況介紹

400 萬原油穩(wěn)定裝置2 臺(tái)液化氣泵為大連帝國生產(chǎn)，RW82-616L4BM-0810TM5-F 型多級(jí)屏蔽泵，額定流量38 m3/h，額定電流64 A，試驗(yàn)空載電流22 A，汽蝕余量2 m，儲(chǔ)罐與泵出口高度為10 m，罐體高度為5 m，運(yùn)行時(shí)液化氣液位要求在40%～70%。

2 故障現(xiàn)象與分析

2018 年8 月9 日，該泵在正常運(yùn)行過程中，間隙性出現(xiàn)3次電流短時(shí)間異常波動(dòng)情況（持續(xù)最長15 s 左右），電流從正常運(yùn)行時(shí)的41 A，高至51 A，低至24 A，然后立即恢復(fù)正常，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)TRG 表工作在綠區(qū)范圍無明顯異常。手動(dòng)停泵后，維護(hù)人員對(duì)該泵入口濾網(wǎng)和后端軸承進(jìn)行拆檢，入口濾網(wǎng)干凈無雜質(zhì)，石墨軸承與軸套間隙正常，石墨軸承有開裂情況，有一塊剛好脫落，復(fù)原后無明顯缺失，外觀完整。推力盤有明顯高溫變色痕跡，軸套無明顯異常（圖1）。調(diào)取當(dāng)時(shí)運(yùn)行記錄，儲(chǔ)罐液位非常穩(wěn)定，不存在儲(chǔ)罐缺液情況。因該泵出口無流量計(jì)，只有回流上設(shè)有流量計(jì)，查看回流流量隨電流波動(dòng)同步變化（圖2），初步分析可能存在工作介質(zhì)液化氣在泵的吸入口負(fù)壓區(qū)汽化，形成氣液混合物，使泵內(nèi)部呈半抽空或抽空狀態(tài)，使得石墨軸承得不到很好的潤滑和冷卻。一方面軸承與軸套、軸承與止推盤之間的流動(dòng)液膜遭到破壞，并且泵氣蝕后，運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和振動(dòng)增大并產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，引起石墨軸承載荷周期性變化，石墨軸承在邊界摩擦和周期性沖擊載荷兩方面作用下，轉(zhuǎn)子軸隨之前后竄動(dòng)，最終導(dǎo)致石墨軸承表面破壞；另一方面，軸承產(chǎn)生的熱量無法被帶走，石墨軸承的溫度快速升高，造成后端軸承干磨高溫，然后汽化現(xiàn)象消失，低溫液化氣進(jìn)入引起驟冷，造成石墨軸承開裂失效。

3 故障處理和改進(jìn)措施

3.1 故障處理

（1）拆檢入口濾網(wǎng)，并對(duì)泵后端石墨軸承進(jìn)行拆檢評(píng)價(jià)，目測(cè)屏蔽套內(nèi)是否有異物，晃動(dòng)和上提，判斷前端石墨軸承磨損情況，更換磨損部位軸套、石墨軸承和推力盤。

圖1 石墨軸承開裂

圖2 泵回流量和電流變化曲線

（2）該液化氣泵為一用一備，從其布管示意圖和液化氣泵內(nèi)部流體流向示意圖可以看出，如果停用泵頂部逆循環(huán)閥關(guān)閉不嚴(yán)，可能會(huì)造成使用泵的高壓高溫，汽化的液化氣通過逆循環(huán)管線進(jìn)入停用泵體，造成運(yùn)行泵產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。經(jīng)過仔細(xì)檢查判斷，確認(rèn)逆循環(huán)閥有內(nèi)漏現(xiàn)象，更換兩臺(tái)泵逆循環(huán)閥，試泵問題得到解決。

3.2 改進(jìn)措施

（1）制定嚴(yán)格的液化氣屏蔽泵操作規(guī)程，加強(qiáng)巡檢，強(qiáng)化操作培訓(xùn)，加大考核力度；嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作：停泵后關(guān)閉入口閥、出口閥和逆循環(huán)閥，打開泵體放空閥；啟動(dòng)前要詳細(xì)檢查屏蔽泵入出口狀態(tài)（全開入口閥，全關(guān)出口閥），排凈泵腔內(nèi)的氣體，使泵內(nèi)充滿液體，全開逆循環(huán)閥和冷卻水進(jìn)出口閥門。運(yùn)行中嚴(yán)格控制液化氣儲(chǔ)罐液位，儲(chǔ)罐液位從原來保持在45%提高到55%以上，防止工作介質(zhì)中的液化氣汽化；嚴(yán)禁機(jī)泵抽空，杜絕在任何情況下機(jī)泵的空運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）增設(shè)和加強(qiáng)泵防空轉(zhuǎn)及缺液保護(hù)裝置。更換老舊落后調(diào)整精度差的電機(jī)保護(hù)器，使用先進(jìn)靈敏精度高的新一代電機(jī)保護(hù)器，欠電流（空轉(zhuǎn)）電流整定值（保護(hù)值）Iq 調(diào)整到31 A，略小于閉壓電流33 A（測(cè)試得到），欠電流（空轉(zhuǎn)）保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1 s；作過載保護(hù)的過電流整定值（保護(hù)值）Ig，因?yàn)檎Ｇ闆r電流穩(wěn)定在41 A，所以按照保護(hù)值為1.1～1.2 倍額定工況點(diǎn)下的電流值，當(dāng)負(fù)載比較穩(wěn)定時(shí)，選擇較小值，當(dāng)負(fù)載波動(dòng)較大時(shí)，選擇較大值但不應(yīng)超過額定電流的原則，調(diào)整到41×1.1≈46 A，過載保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1 s，達(dá)到最佳保護(hù)效果。建議條件成熟的情況下，出口增加出口流量的低聯(lián)鎖裝置，避免泵缺液空轉(zhuǎn)，確保泵安全。通過DCS 制定合理的SOC 和SOL 值，通過DCS 調(diào)整設(shè)定值，確保泵得到有效保護(hù)。

（3）每1000 h 保養(yǎng)，對(duì)入口過濾器進(jìn)行清洗、檢查；巡檢時(shí)關(guān)注冷卻水套溫度，逆向循環(huán)管線（R 型）與入口管線溫度相差≤12 ℃，避免回流液化氣因?yàn)楦邷匕l(fā)生汽化，造成后端軸承干磨損壞。

4 結(jié)束語

通過提高儲(chǔ)罐液位可以增加有效汽蝕余量，最大避免進(jìn)入泵入口時(shí)液化氣汽化或氣液混合，造成瞬間缺液；通過增設(shè)和加強(qiáng)泵防空轉(zhuǎn)及缺液保護(hù)裝置，確保缺液情況下泵的保護(hù)。