化工設(shè)備之離心泵使用及維修探討

郭海澎 王明奎 黃立芳 崔志峰

摘 要：石化煉油產(chǎn)業(yè)在國民生產(chǎn)、生活中起著至關(guān)重要的作用。在整個石油煉制過程中，用到最多的動力設(shè)備就是離心泵。離心泵在整個使用過程中，由于復(fù)雜的工況條件和介質(zhì)的特殊性，極易受到損傷，故其使用過程和修理中，都需要尤其注意。

關(guān)鍵詞：葉輪;氣縛;汽蝕;除垢

在整個石化煉油生產(chǎn)過程中，通過離心泵將不同的液體介質(zhì)運輸?shù)叫枰麄兊牡胤絒1]。離心泵主要是由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和靜止機構(gòu)兩個部件構(gòu)成，葉輪和泵軸是旋轉(zhuǎn)機構(gòu)中的主要部件;靜止機構(gòu)包括泵體、密封環(huán)、滑動軸承和填料函等。

離心泵在使用過程中的工況主要有以下幾點：（1）工況條件惡劣：輸送的介質(zhì)溫差變化明顯;系統(tǒng)壓力高;低NPSH等。（2）輸送介質(zhì)含固體顆粒介質(zhì)、易凝固介質(zhì)、強溶劑性介質(zhì)等。本文主要從煉油廠裝置關(guān)鍵動設(shè)備之離心泵的易損壞部件的使用和維修進(jìn)行探討。

1 葉輪的工作原理及維修探討

葉輪通常是由輪轂、葉片和蓋板組成的。離心泵中的葉輪基本是徑流式的。葉輪在工作過程中，液體從軸向進(jìn)入，在離心力和慣性的共同作用下，產(chǎn)生一定的動能，流速增大，沿著徑向流出。在離心力的作用下，液體被甩向外周，故葉輪中心部位處于低壓，泵外的液體在壓強的作用下，進(jìn)入泵體。葉輪在工作過程中，液體不斷地被吸入和排出，并且把自身的機械能轉(zhuǎn)化成了液體的動能。通俗地說離心泵的工作過程是吸進(jìn)來壓出去。

葉輪和前級密封環(huán)主要失效形式是磨損。當(dāng)葉輪的外徑磨損過量時，會引起配合兩者之間間隙的變化，當(dāng)縫隙過大時，離心泵的效能會急劇下降，并伴有較大的振動、噪音、運動不精確等，故在離心泵的工作期間，要定期修理保養(yǎng)。

因泵體中心的葉輪受到的摩擦磨損力最大，故最容易磨損失效，可選用叫耐磨材料（如耐磨鋼或者灰鑄鐵材質(zhì)），并且及時更換密封環(huán)保證原有的配合要求。若葉輪入口外徑磨損較大時，可用堆焊及噴焊修理方法修復(fù)。

2 “氣縛”和“汽蝕”現(xiàn)象

離心泵運轉(zhuǎn)時，如果泵內(nèi)沒有充滿液體，或者是泵在運轉(zhuǎn)過程中，空氣擴散進(jìn)泵體內(nèi)部，因為空氣本身質(zhì)量很?。ㄏ鄬τ诒皿w內(nèi)的液體），所以由泵內(nèi)空氣部分在慣性力的作用下所導(dǎo)致的能量就小，故葉輪內(nèi)部所產(chǎn)生的壓強就小，就不能將泵外的液體吸入泵內(nèi)。這時，雖然葉輪還在運轉(zhuǎn)工作中，但是卻不能保證液體的供給，這種出現(xiàn)空轉(zhuǎn)，就叫做“氣縛”[2]。

可見“氣縛”現(xiàn)象是由于泵內(nèi)存有氣體而不能吸液的現(xiàn)象。沒有液體的吸入，當(dāng)然就沒有液體的排出。如果泵安裝在液面以上時，在吸入管底部必須安裝一個單向底閥。目的是為了不使泵內(nèi)液體漏掉，以防“氣縛”產(chǎn)生。

對于“氣縛”現(xiàn)象，只要趕跑泵內(nèi)空氣，使泵內(nèi)充滿液，泵就能恢復(fù)正常運行。

最早在1893年，人類首次發(fā)現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象。尤其是隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，各種泵體的轉(zhuǎn)速越來越高，“汽蝕”更成為了避無可避的問題。

“汽蝕”現(xiàn)象是指泵體運行過程中，葉輪葉片附近液體的壓力過低，當(dāng)?shù)陀谄淦瘔毫r，該液體就會開始汽化，變成蒸汽，在液體中產(chǎn)生了大量氣泡。而泵體內(nèi)的壓力分布很不均勻，當(dāng)隨同液體一起進(jìn)入高壓區(qū)，在高壓區(qū)內(nèi)便被周圍高壓液體壓碎。瞬間內(nèi)周圍的高壓液體以極高的速度打向原汽泡所占據(jù)的空間，類似于子彈打在這些點上。使葉輪或泵殼出現(xiàn)麻點和小的裂紋。腐蝕學(xué)上，由于氣泡反復(fù)產(chǎn)生和破滅而導(dǎo)致的金屬構(gòu)件內(nèi)壁局部破壞的現(xiàn)象，稱為空泡腐蝕。小的麻點在葉輪的循環(huán)工作過程中，會快速的長大，進(jìn)而導(dǎo)致葉輪或者泵體的失效，我們稱之為“汽蝕”。

簡單言之，“汽蝕”就是由于離心泵中葉輪內(nèi)部液體壓力分布不均，液體反復(fù)汽化和氣泡潰滅，從而使泵體失效的現(xiàn)象。當(dāng)“汽蝕”現(xiàn)象發(fā)生時，泵體會表現(xiàn)出明顯的震動、較大的噪音，泵的工效也會有明顯的下降。

可見“氣縛”與“汽蝕”直接導(dǎo)因是不同的?！皻饪`”是由于泵內(nèi)存有空氣而產(chǎn)生，不會嚴(yán)重?fù)p壞泵體。“汽蝕”是由于液體在泵內(nèi)汽化而產(chǎn)生，會嚴(yán)重?fù)p壞泵體。因此在使用中，應(yīng)嚴(yán)禁“汽蝕”現(xiàn)象的發(fā)生。

3 葉輪和導(dǎo)葉結(jié)垢現(xiàn)象

離心泵由于其工況條件惡劣和輸送介質(zhì)含固體顆粒介質(zhì)等特殊顆粒，所以在使用過程中，葉輪和導(dǎo)葉結(jié)垢現(xiàn)象無法避免，結(jié)垢層會堵塞流道降低泵效和流量。因此，泵體在使用前，必須先除垢。目前主要有手工除垢、機械除垢和化學(xué)除垢法。

手工除垢法。主要是借助刮刀、鋼絲刷或?qū)Ｓ描F鉤等比較硬的工具來除銹、除垢。這種方法的優(yōu)點是方便;但缺點尤為顯著：（1）由于泵體內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，該方法不能去除內(nèi)部的鐵銹和結(jié)垢層;（2）手工法的勞動強度大，效率低，除垢效果差，且對泵體會有輕微的損傷。因此，此方法不大量采用。

機械除垢法。主要是噴丸或者噴砂。在室溫下，借助強硬度很高的且具有較大速度的小彈丸撞擊泵體表面，從而達(dá)到除油、除銹和除垢的目的，且在表層可形成殘余壓應(yīng)力，提高泵體的壽命。但噴丸也有一些缺點：（1）對于泵體內(nèi)部的死角也很難清理到;（2）打在葉片上容易使葉片產(chǎn)生變形，從而失效。而噴砂除了具備噴丸的優(yōu)點之外，也能避免這些缺點。但噴砂需要專門的場所，容易產(chǎn)生灰塵。但現(xiàn)在這種情況也基本可以避免了。

化學(xué)除垢法。主要是指酸洗或者堿洗，一般兩者配套使用，用堿除油，隨后用酸除銹。但是對于除垢的能力有所欠缺且會產(chǎn)生危險廢棄物，污染環(huán)境，應(yīng)盡量少采用。

綜上所述，不同的方法各有其優(yōu)缺點，可根據(jù)各自實際情況選擇其中一種方法或者是幾種方法混合使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫緒軍，李裕茂，馬英杰.淺談多級離心泵的檢修與維護[J].2014：17.

[2]劉福玉，劉福磊，孫廣軍，等.探討多級離心泵常見故障檢測與維修[J].2012：36.