逆向循環(huán)型液氨屏蔽泵故障原因分析及解決措施

宋琦 成高偉 郭向?qū)? 喬旭英

摘 要：屏蔽泵是化工生產(chǎn)行業(yè)的常用設(shè)備，由于密封性強(qiáng)，主要用在有毒有害物質(zhì)的運(yùn)輸上。本文首先介紹了屏蔽泵的結(jié)構(gòu)原理和性能特點(diǎn)，然后指出河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司液氨屏蔽泵的使用現(xiàn)狀，最后總結(jié)了常見運(yùn)行故障、原因，以及優(yōu)化運(yùn)行措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：逆循環(huán)屏蔽泵;結(jié)構(gòu)原理;故障分析;優(yōu)化運(yùn)行

1 屏蔽泵的結(jié)構(gòu)原理和性能特點(diǎn)

1.1結(jié)構(gòu)原理

屏蔽泵和離心泵的工作原理相似，不同之處在于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、葉輪在一根軸上固定，并使用屏蔽套將定子、轉(zhuǎn)子隔開，最大的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)完全封閉，無需傳統(tǒng)的軸密封裝置[1] 。其中，屏蔽套經(jīng)密封焊接后，可確保轉(zhuǎn)子鐵芯、定子繞組不會(huì)遇到工作液體，而且軸承依靠輸送介質(zhì)實(shí)現(xiàn)潤滑，減少維護(hù)保養(yǎng)工作量。

1.2性能特點(diǎn)

屏蔽泵的優(yōu)點(diǎn)包括[2]：①不進(jìn)行動(dòng)密封就可實(shí)現(xiàn)不泄漏，可用來輸送有毒有害、易燃易爆、強(qiáng)腐蝕性液體;②正常負(fù)壓狀態(tài)下，外界氣體不會(huì)吸入泵內(nèi)，滿足真空運(yùn)行條件;③電機(jī)、泵均封閉在壓力容器中，可延長配件的使用壽命，降低維修成本;④在自潤滑性能下，摩擦系數(shù)明顯減小，且不需要冷卻風(fēng)扇，運(yùn)行時(shí)幾乎沒有噪聲;⑤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精密，不僅體積小、重量輕，而且安裝、拆卸方便。⑥帶有軸承檢測器，可檢查軸承磨損，電機(jī)逆旋轉(zhuǎn)、短路、缺相，進(jìn)入固體異物等;電器信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用，可現(xiàn)場監(jiān)視、遠(yuǎn)程監(jiān)視、出現(xiàn)故障后及時(shí)報(bào)警并停車。

屏蔽泵的缺點(diǎn)包括：①使用滑動(dòng)軸承，不適宜輸送固體顆粒多、潤滑性能差的液體;②相比于單端面密封離心泵，運(yùn)行效率低;③在小流量狀態(tài)下，不能長時(shí)間運(yùn)行，容易損壞軸承;④單純外部檢查，難以發(fā)現(xiàn)軸承、轉(zhuǎn)向的磨損情況;⑤電機(jī)繞組受輸送液體的溫度影響明顯，且價(jià)格成本昂貴。

2河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司液氨屏蔽泵的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1屏蔽泵基本參數(shù)介紹

該屏蔽泵的規(guī)格型號(hào)是NW35H-612JBMW-100-80-200-8-F，逆向循環(huán)型立式多級(jí)泵，由大連環(huán)友屏蔽泵有限公司生產(chǎn)，設(shè)備參數(shù)如下：輸液溫度：≤110℃ ;入口管徑為DN100，出口管徑為DN80;介質(zhì)特性是易汽化，爆炸極限為15.7%～27.4% ;流量Q：33 m3/h，揚(yáng)程 H 為320m，汽蝕余量：15m;功率為55KW，比重為 0.617。防爆等級(jí)為 ExII CT4，防護(hù)等級(jí)為 IP66， 絕緣等級(jí)為H 級(jí)，設(shè)計(jì)壓力為5.0MPa。材質(zhì)為不銹鋼，軸承采用超硬石墨，軸套、推力盤采用316+ 碳化鎢。

2.2工藝條件

氨庫設(shè)2個(gè)2000m?球罐，3臺(tái)液氨送料泵，正常運(yùn)行時(shí)2開1備，3臺(tái)泵共用進(jìn)、出口總管及排氣總管，3#泵技改為變頻控制。

2.3運(yùn)行狀況

自 2015 年? 投產(chǎn)以來，運(yùn)行較為穩(wěn)定，大修周期為2年一次。自2019年后，隨著泵體磨損老化，故障頻繁，逐臺(tái)返廠檢修。在檢修過程中，介質(zhì)為99.9% 的液氨，對(duì)檢修人員的安全造成嚴(yán)重威脅。同時(shí)，頻繁的檢修，導(dǎo)致無備用泵，為穩(wěn)定生產(chǎn)帶來極大隱患。

3 屏蔽泵常見運(yùn)行故障及原因

屏蔽泵運(yùn)行期間，常見故障有振動(dòng)大、軸承炸裂、葉輪磨損、屏蔽套損壞等，分析其原因主要如下 ：

（1）雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)。液氨球罐在壓力容器檢測時(shí)打磨內(nèi)部焊縫，部分鐵銹等小顆粒雜質(zhì)進(jìn)入泵入口過濾器，因過濾器濾網(wǎng)脫落導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)，磨損軸承導(dǎo)致軸承損壞。

（2）排氣不暢[3]。因3#泵為變頻控制，且3臺(tái)液氨泵共用排氣管線，3#泵未滿負(fù)荷時(shí)頻率低，出口壓力較其他兩臺(tái)泵低，導(dǎo)致3#液氨泵排氣不暢，軸承潤滑不充分，導(dǎo)致軸承磨損，影響泵使用壽命。

（3）檢修維護(hù)不當(dāng)。泵在檢修時(shí)，使用加熱方式使軸承座膨脹，然后將軸承裝入軸承座內(nèi)，因加熱不均勻?qū)е螺S承座冷卻時(shí)易將軸承擠碎。此外，前期泵檢修時(shí)只是簡單更換軸承、軸套、推力盤，未對(duì)磨損葉輪、導(dǎo)葉進(jìn)行更換，且轉(zhuǎn)子未做整體動(dòng)平衡，導(dǎo)致泵運(yùn)行不穩(wěn)定，振動(dòng)在指標(biāo)上限，影響泵使用壽命。

（4）斷液。日常調(diào)整兩球罐液位差，正常使用球罐進(jìn)口及回流手動(dòng)閥進(jìn)行調(diào)整。因操作人員圖省事，利用快速切斷閥進(jìn)行調(diào)整，誤將球罐出口快速切斷閥關(guān)閉，導(dǎo)致斷液，軸承損壞，推力盤、葉輪、導(dǎo)葉磨損。

（5）啟泵時(shí)冷泵、排氣不充分。備用泵啟動(dòng)時(shí)，打開泵進(jìn)口閥，微開泵出口閥及排氣閥，將泵點(diǎn)動(dòng)排氣，因共用排氣管線運(yùn)行泵的氣氨進(jìn)入備用泵內(nèi)，導(dǎo)致備用泵氨氣排不盡，且多次點(diǎn)起因潤滑不足，軸承磨損。

（6）啟停頻繁。在設(shè)備切換上，頻率每月1 次。通過和大連環(huán)友公司進(jìn)行溝通，得出的一致結(jié)論是 ：頻繁啟停屏蔽泵時(shí)，在啟停瞬間內(nèi)部零件受力不均勻，摩擦力明顯增大，容易出現(xiàn)疲勞運(yùn)轉(zhuǎn)問題。此外，開、停車瞬間，會(huì)出現(xiàn)低流量操作情況。從屏蔽泵的運(yùn)行特點(diǎn)來看，軸承的潤滑冷卻介質(zhì)是輸送液體，進(jìn)出流量突然降低，可能導(dǎo)致軸承潤滑冷卻不足，因軸承溫度升高造成損壞。

4優(yōu)化運(yùn)行措施

（1）定期檢查清理泵入口過濾網(wǎng)[4]。泵在切換后，對(duì)備用泵入口過濾器進(jìn)行拆檢清理，觀察濾網(wǎng)完好情況，確保濾網(wǎng)清潔完好，以此保證屏蔽泵安全運(yùn)行。

（2）對(duì)泵排氣管線優(yōu)化技改。將泵排氣管線改為單泵單管，避免3個(gè)泵排氣管線串聯(lián)，減輕在啟泵過程中軸承磨損，3#變頻泵可正常運(yùn)行不受影響。

（3）規(guī)范操作工藝流程。第一，優(yōu)化啟泵步驟，增加冷泵步驟。啟泵時(shí)打開泵進(jìn)口閥進(jìn)行灌泵，然后關(guān)閉進(jìn)口閥，打開泵進(jìn)口導(dǎo)淋閥將泵內(nèi)液氨排至氨氣回收洗滌塔，利用液氨減壓蒸發(fā)降低泵體溫度，然后按照正常啟泵步驟進(jìn)行操作，可以有效減少泵內(nèi)氣體。第二，制定完善的管理制度，為了避免屏蔽泵斷液，禁止使用球罐出口閥門調(diào)整2個(gè)球罐液位差。

（4）改進(jìn)機(jī)泵切換頻率?？紤]到頻繁啟停會(huì)影響屏蔽泵的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)該對(duì)機(jī)泵切換頻率進(jìn)行改進(jìn)，從以前每月1 次改為每季度1 次，可以減小零部件之間的摩擦力，延長泵體的使用壽命。此外， 制定科學(xué)的維修方法，縮短維修時(shí)間、降低維修成本。以超硬軸承安裝為例，直接在常溫下將超硬軸承用木錘敲擊裝入軸承座內(nèi) ，避免加熱損壞軸承。建議每次檢修時(shí)轉(zhuǎn)子做整體動(dòng)平衡后再回裝[5]。

5結(jié)語

綜上所述，屏蔽泵是化工生產(chǎn)企業(yè)常用的一種設(shè)備，相比于傳統(tǒng)的離心泵具有諸多技術(shù)特點(diǎn)。文中以河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司液氨屏蔽泵為例，介紹了性能參數(shù)、運(yùn)行優(yōu)勢、使用情況，指出常見的運(yùn)行故障及原因，并闡述了優(yōu)化運(yùn)行措施，保證設(shè)備長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，希望這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)転闃I(yè)內(nèi)帶來一些參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]常林.苯乙烯車間屏蔽泵故障分析及優(yōu)化方案[J].設(shè)備管理與維修，2018，（20）：32-33.

[2]楊貴花.屏蔽泵異常振動(dòng)原因分析與解決措施[J].機(jī)械，2019，46（5）：582，583，584.

[3]馬庭紅.屏蔽泵電流波動(dòng)軸承損壞原因分析[J].設(shè)備管理與維修，2020，No1（上）：51-52.

[4]寧純來.屏蔽泵的故障分析及維修.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2020.10：3752.

[5]李偉明，李寧，段志宏，等.屏蔽泵的振動(dòng)原因分析及解決對(duì)策[J].機(jī)電工程技術(shù)，2020，49（07）：214—216.

作者簡介：

宋琦（1989.10-），男，漢族，山西晉城人，本科，助理工程師，河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司，研究方向：設(shè)備管理。

（河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司，河南 沁陽 454592）