高粘度齒輪泵故障與解決措施分析

邵偉

（大慶煉化公司聚合物二廠，黑龍江 大慶 163411）

石油化工企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中，必不可少的重要環(huán)節(jié)為液體輸送，液體輸送機械是否滿足 不同類型的泵化工生產(chǎn)，其是否具備特殊性能，已經(jīng)成為其應(yīng)用的關(guān)鍵內(nèi)容。由于高粘度的液體會導(dǎo)致泵吸液阻力的提升，為促進泵自吸能力的增長，容積式泵已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。由于容積式泵應(yīng)用中，齒輪泵結(jié)構(gòu)存在簡單性，成本投入低，輸出量比較均勻，且具有良好的自吸性優(yōu)勢，操作方式簡單，所以是行業(yè)在輸送高粘度液體過程中，多數(shù)采用齒輪泵進行。但齒輪泵的應(yīng)用周期與設(shè)計預(yù)期存在交叉差異，究其原因，大都是由于齒輪泵存在不平衡的徑向力，徑向力會導(dǎo)致在軸承及齒輪輪頸之上的作用力增加，嚴重影響齒輪泵的應(yīng)用周期及具體功能。為更好的縮減齒輪泵應(yīng)用中所產(chǎn)生的徑向力，促進其承載能力及軸頸承壓能力的提升，必須不斷促進齒輪泵應(yīng)用周期及性能的強化。

1 高粘度齒輪泵應(yīng)用常見故障

診斷高粘度齒輪泵應(yīng)用故障問題，發(fā)現(xiàn)齒輪泵的故障大都不是突然出現(xiàn)的，其故障發(fā)生前，大都會出現(xiàn)液體泄漏、噪聲增加及異常振動等先兆，待其不斷發(fā)展后，才會出現(xiàn)嚴重度的應(yīng)用故障，若是及時發(fā)現(xiàn)這些故障，并盡早采取手段進行故障的排除和控制，可最大程度降低故障發(fā)生率。所以，這就需要對高粘度齒輪泵的故障類型進行分析，了解各個故障之間的聯(lián)系性，分析故障發(fā)生的具體位置及發(fā)生的原因。

1.1 壓力不足或無出口壓力

泵在應(yīng)用過程中，自身無法產(chǎn)生壓力，泵所產(chǎn)生的為輸出流量。在壓力過低或者無壓力的情況下，高粘度泵可能出現(xiàn)泄漏或者無液體輸入。由于電動機的功率比較小，且電動機壓力調(diào)節(jié)水平過高，輸出功率過小，所以壓力不足情況時有出現(xiàn)，此情況下若是壓力表節(jié)流孔阻塞也無法正常進行壓力值的顯示，所以必須更換壓力表對其故障進行檢查。

1.2 出液量不足或無流量

若是泵無流量輸出的情況下，其可能因為泵安裝失誤，泵轉(zhuǎn)向問題存在，也可由于泵吸入液體位置的端口或者管道內(nèi)部發(fā)生堵塞，出口止回閥安裝錯誤或者卡死也會導(dǎo)致該故障的發(fā)生，此外，驅(qū)動軸斷裂也屬于誘發(fā)該故障的主要因素。高粘度齒輪泵由于轉(zhuǎn)速不足，其液量也隨之減小，其大都由于泵的功率欠缺或者驅(qū)動裝置打滑不足，此情況下必須對泵齒輪的旋轉(zhuǎn)速度、泵與電機聯(lián)接情況及功率水平進行檢查。

1.3 齒輪異常噪聲及異常振動

高粘度齒輪泵輸送介質(zhì)粘稠，泵在應(yīng)用中常發(fā)生吸空故障，導(dǎo)致噪聲問題頻繁，由于齒輪泵加工方式粗糙，無法對困油問題進行解決，且軸承無法滿足質(zhì)量標準需求，工作中壓強過高，流量異常，極易出現(xiàn)零部件損傷，導(dǎo)致異常噪聲問題的出現(xiàn)。齒輪泵電動機軸及主動輪缺少良好的對中性，也常見管道支撐異常、旋轉(zhuǎn)方向異常轉(zhuǎn)動速度過快及軸連器安裝不緊密情況，也會誘發(fā)噪聲問題的出現(xiàn)。

1.4 泄漏量大

油田企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中，齒輪泵故障發(fā)生的大部分因素為齒輪兩側(cè)板內(nèi)出現(xiàn)表面磨損問題，其會導(dǎo)致端面間隙的提升，也會增加軸向泄露量。齒輪泵具有固定的間隙結(jié)構(gòu)，軸向泄露量在齒輪泵總量的五分之四左右，若是應(yīng)用彈性側(cè)板或者浮動軸套，將會最大程度降低軸向泄露量，由于高粘度液體與油封之間具有較差的融合性，極易發(fā)生老化失效問題，若是密封裝置安裝異常，液體泄露問題發(fā)生幾率也會隨之上升。若是油體泄漏量較高，將導(dǎo)致液體溫度上升，影響液體黏度，導(dǎo)致液體的泄漏量提升，影響壓力預(yù)期的設(shè)計值，降低齒輪泵輸出流量，降低其工作效率。

2 高粘度齒輪泵的故障成因分析

不同類型的高粘度齒輪泵具有不相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以故障類型及故障產(chǎn)生因素也存在差異性，這就需要從設(shè)備故障類型出發(fā)，結(jié)合維修人員工作經(jīng)驗及現(xiàn)場工作環(huán)境，具體分析設(shè)備故障類型，并采取與之對應(yīng)的措施進行處理。

2.1 設(shè)備配件磨損

在高粘度齒輪泵應(yīng)用中，由于齒輪泵內(nèi)部設(shè)備之間的摩擦，導(dǎo)致設(shè)備磨損，若是內(nèi)部軸承損傷，將直接導(dǎo)致泵體孔腔內(nèi)部磨損，若是齒輪端面配合位置及彈性側(cè)板內(nèi)表面位置/軸套或者泵的前后蓋維持發(fā)生磨損，將直接加大徑向間隙，還會增加軸向間隙，導(dǎo)致齒輪泵泄露量提升，降低泵出口的壓力值，減少輸出的流量。

2.2 泵流體介質(zhì)不當

不適宜液體介質(zhì)輸送屬于導(dǎo)致故障的主要因素，由于液體內(nèi)存在砂粒、鐵屑或者污垢等固體顆粒情況下，泵內(nèi)零部件磨損問題隨之產(chǎn)生，泵內(nèi)泄露概率隨之升高，泵應(yīng)用效率隨之降低，極大程度惡化設(shè)備系統(tǒng)性能。若是溫度過高或者受到冷凝干預(yù)，將導(dǎo)致液體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在泵內(nèi)生成城店物質(zhì)，其會在泵內(nèi)零部件中大量堆積，導(dǎo)致泵堵塞及磨損問題的出現(xiàn)。若是吸液口堵塞，會增加泵體熱量，影響液體的正常進入，誘發(fā)零部件燒傷或者粘連問題。

2.3 設(shè)備氣蝕及氣穴

這一故障的發(fā)生大都由于排液速度高、液管阻塞、壓力水平低等誘發(fā)的液體中空氣分離，或者迅速氣化也會導(dǎo)致這一問題的發(fā)生，齒輪泵在進入入口低壓區(qū)域情況下，會生成細小氣泡，一旦氣泡進入高壓區(qū)域，會迅速被壓破，損壞泵體。該故障與爆炸存在相似性，其會導(dǎo)致泵內(nèi)細小顆粒脫落，導(dǎo)致表面金屬剝離，氧化金屬配件，導(dǎo)致異常噪聲問題及液壓沖擊問題，縮減設(shè)備使用周期，減少其應(yīng)用時長，影響系統(tǒng)正常工作。

2.4 設(shè)備徑向力不均衡

當前，齒輪泵的應(yīng)用周期與預(yù)期設(shè)計存在較大差異，其因素大都是優(yōu)于齒輪泵存在不均衡的徑向力，增加了齒輪軸承及軸部位的壓力，縮減軸承使用時長，影響其應(yīng)用周期。所以，為縮減齒輪泵的徑向力，促進軸負荷能力比較高，促進軸領(lǐng)能力的增加，以促進齒輪泵應(yīng)用功能的增長，延長其使用期限。對輸出介質(zhì)進行縮小，促進軸承材料性能的增長，對軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，對潤滑條件進行改進，并應(yīng)用弾性聯(lián)軸器對驅(qū)動齒輪泵產(chǎn)生驅(qū)動作用，以減少齒輪軸受到外來徑向力的營銷，減少軸承負荷。

3 延長齒輪泵使用周期的方式

齒輪泵應(yīng)用中，存在壓力不平衡元件，隨著輸出壓力的提升，軸承負荷也會隨之增加，軸承會受到徑向液壓力影響，一旦壓力不平衡，軸承磨損會愈發(fā)嚴重，縮減其使用周期，嚴重時甚至會導(dǎo)致齒輪泵報廢。這就需要促進軸承應(yīng)用壽命的延長，分析軸承荷載力的原理，采用被動與主動方式促進其應(yīng)用周期的延長。

3.1 被動方法

采用熱水沖洗方式?jīng)_洗泵內(nèi)不容離子鹽類。由于合成磺酸鹽過程中，會產(chǎn)生一些副產(chǎn)物，它們在常溫狀態(tài)下是不溶于水的化合物，工藝流程在不斷運行過程中，不溶物沉積附著在齒輪和設(shè)備縫隙內(nèi)，長時間積累，造成內(nèi)嚙合齒輪泵失去間隙，齒輪泵運行過程中前期表現(xiàn)負荷電流增大，有異響，后期設(shè)備超流停止運行。通過實驗摸索，發(fā)現(xiàn)70℃左右熱水能溶解上述不溶物，緩解設(shè)備運行壓力，具體實施步驟，每天四點班在泵入口引入熱水，沖洗一次，每次3～5分鐘，運行一個月后拆解，觀察齒輪間隙，在規(guī)定允許范圍內(nèi)，能滿足設(shè)備運行需要。

圖1

3.2 主動方法

在檢修過程中，發(fā)現(xiàn)磺酸輸送泵軸承（圓柱滾子軸承NU320）易受介質(zhì)腐蝕磨損，造成軸、銷軸套、內(nèi)外齒等配件損傷，影響設(shè)備應(yīng)用，影響正常生產(chǎn)。通過技術(shù)人員攻關(guān)，將圓柱滾子軸承NU320改為滑動軸承（內(nèi)套與外套相互配合的形式），當前設(shè)備運行狀態(tài)較好。原軸承應(yīng)用周期在半年左右，現(xiàn)軸承改造后設(shè)備使用周期1年以上；改造實施后，裝置產(chǎn)品質(zhì)量未受影響，解決了現(xiàn)場磺酸鹽泄漏造成的低標準和設(shè)備停運導(dǎo)致停工，減少員工勞動強度，磺酸輸送泵由于軸承導(dǎo)致更換配件費用約20000元，改造的滑動軸承費用約5000元，大大節(jié)約檢修費用；另外產(chǎn)品輸送泵和中和循環(huán)泵等齒輪泵軸套原材質(zhì)為石墨（自潤滑好），但由于介質(zhì)粘度大，易出現(xiàn)進料量不足(抽空)，產(chǎn)生振動，造成石墨套破碎，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子相互咬合，轉(zhuǎn)子損壞和聯(lián)軸器斷裂現(xiàn)象，造成停工。目前做法：將銷軸套材質(zhì)由石墨改為黃銅合金，提高其材質(zhì)強度避免震碎，并在銅套內(nèi)圈車削螺旋槽，增加自潤滑性能。該類泵已經(jīng)連續(xù)運行10個月，無維修記錄，提高了齒輪泵的運行周期。

4 結(jié)語

齒輪泵應(yīng)用周期及功能會極大程度受到軸承構(gòu)建的影響，為促進軸承荷載能力的提升，降低齒輪泵的徑向壓力，可促進齒輪被應(yīng)用周期的延長。分析泵市場經(jīng)營情況，高粘度泵需求量逐年提升，所以合理采取措施對軸承負荷進行降低，促進齒輪泵使用周期延長，以更好地提升企業(yè)的經(jīng)濟收益。