貧甲醇泵出口壓力低電流高原因分析及處理措施

董大為，陳 樂

(河南晉開化工投資控股集團有限責(zé)任公司，河南開封 475000)

貧甲醇泵是由電動機驅(qū)動的筒袋式離心泵，在運行過程中，泵的運行電流隨泵出口流量的增大而增大，而出口壓力和揚程則隨著流量的增大而減小。河南晉開化工投資控股集團有限責(zé)任公司二分公司凈化車間二期低溫甲醇洗裝置貧甲醇泵B泵在實際運行過程中出現(xiàn)出口壓力不足、電流過大且泵出口流量偏小的現(xiàn)象，與正常電動機驅(qū)動的離心泵在運行下的各參數(shù)之間的關(guān)系不相符。通過外部管線排查、電動機問題排查、工藝原因排查，最終將泵解體檢修后發(fā)現(xiàn)泵的液力部件與外筒體處密封出現(xiàn)問題，貧甲醇泵介質(zhì)因液力部件與外筒體之間密封失效，由液力部件出口段泄漏至入口段，介質(zhì)的內(nèi)循環(huán)造成貧甲醇泵出口壓力低、電流高。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及運行介紹

1.1 泵結(jié)構(gòu)及參數(shù)

該貧甲醇泵是由大連蘇爾壽泵業(yè)公司設(shè)計制造的4級筒袋臥式離心泵，首級為雙吸葉輪，其他全部為全閉式葉輪；該泵每套系統(tǒng)各3臺，正常情況下2開1備[1]。每臺泵由1臺增安型三相異步電動機驅(qū)動，電動機額定電壓為10 kV、轉(zhuǎn)速為2 985 r/min、額定功率為1 000 kW。泵的操作溫度為101.9 ℃，介質(zhì)為貧甲醇，設(shè)計入口壓力為0.47 MPa，額定出口壓力為6.7 MPa，正常體積流量為509 m3/h[2]。

1.2 故障現(xiàn)象

自低溫甲醇洗裝置開車以來，該貧甲醇泵現(xiàn)場實際入口壓力為0.48 MPa，基本與設(shè)計壓力相當。該貧甲醇泵運行1 a后電流逐漸升高。在各工藝參數(shù)不變的情況下,該貧甲醇泵發(fā)生故障時與故障前的出口壓力、電流比較情況見表1。

表1 故障前和故障時貧甲醇泵電流、出口壓力對比

由表1可以看出：該貧甲醇泵發(fā)生故障時，在全關(guān)出口閥、僅最小流量運行的情況下電流依然很高，出口壓力在關(guān)閉出口閥時偏低；該貧甲醇泵發(fā)生故障時，在泵出口閥正常開啟的情況下，電流達到68 A，達到了設(shè)計的滿載電流；而現(xiàn)場工藝實際外送介質(zhì)流量很少，不能滿足工藝生產(chǎn)的正常需求。因此，對該貧甲醇泵進行全方面故障檢查。

2 貧甲醇泵故障原因分析

2.1 常規(guī)因素

更換貧甲醇泵進出口壓力表及其輔助元件，出口壓力無變化，確認泵出口壓力不足與壓力表無關(guān)；清理貧甲醇泵進口過濾器，確認貧甲醇泵進口工藝管道無問題；盤車無卡澀現(xiàn)象，確認貧甲醇泵無機械摩擦等外力造成的電流偏高；拆出并解體檢查貧甲醇泵出口自控式回流閥是否存在由卡澀或泄漏導(dǎo)致的嚴重失效情況，經(jīng)確認閥門性能良好；檢查貧甲醇泵首級雙吸葉輪出口去熱再生塔管線閥門是否泄漏，經(jīng)檢查無泄漏；重新暖泵、排氣開啟后貧甲醇泵出口壓力還是偏低，電流偏高。

2.2 電動機故障

如果電動機缺相，則會引起電流發(fā)生變化；同時，由于電動力故障對轉(zhuǎn)速產(chǎn)生影響，會使貧甲醇泵出口出現(xiàn)壓力不足、電流過大的情況，電動機自身發(fā)熱嚴重。為查找確認貧甲醇泵出口壓力低、電流大是否由電動機故障引起，聯(lián)系電氣車間將貧甲醇泵與電動機之間的聯(lián)軸器脫開，對電動機進行單試，觀察運行電動機機身內(nèi)外振動情況。結(jié)果表明：電動機單獨運行時，電流為20 A，基本符合電動機空載電流要求，且電動機運行時自身發(fā)熱不明顯，通過測速儀測試電動機轉(zhuǎn)速正常。

2.3 工藝參數(shù)的影響

分析工藝參數(shù)(如介質(zhì)密度、黏度等)對貧甲醇泵出口壓力和電流的影響。鑒于裝置一直運行，定期分析介質(zhì)貧甲醇溶解其他氣體(H2、CO2等)的情況。選擇同時開啟同一位號的2臺貧甲醇泵，其運行參數(shù)比較見表2。

表2 A泵與B泵同時運行時電流、出口壓力對比情況

由表2可以看出：A泵的出口壓力和運行電流相對B泵較好，基本與設(shè)計值相當，取樣分析介質(zhì)中其他成分含量均在允許范圍之內(nèi)。根據(jù)2臺泵的運行工況可以確認B泵出現(xiàn)電流偏高、出口壓力低與工藝參數(shù)無關(guān)，因此只能對該泵進行解體檢查。

3 機泵檢修過程

排除各個因素后將該貧甲醇泵進行了解體檢修，清理水力部件和外筒體內(nèi)油性物質(zhì)，檢查每級隔板的沖刷泄漏情況，均未發(fā)現(xiàn)異常。檢查軸及葉輪跳動、泵口環(huán)配合間隙。具體數(shù)據(jù)見表3。

由表3可以看出：第2級葉輪與泵殼間隙偏大，第3級和第4級葉輪與軸配合位置間隙偏大，平衡鼓/套間隙超差。軸跳動滿足檢修技術(shù)要求。根據(jù)檢修技術(shù)要求對平衡鼓/套進行更換，保證配合間隙在0.45 mm。更換第2級口環(huán)，保證配合間隙在0.6 mm以下。在外筒體檢查過程中發(fā)現(xiàn)在筒體內(nèi)有沖刷的缺陷，由此可以判斷貧甲醇泵電流高的原因是由于筒體與液力部件密封失效，筒體沖刷嚴重，泵內(nèi)介質(zhì)由液力部件出口段通過密封失效位置回流至泵入口段，造成泵實際負載過大，電流偏高，泵出口壓力低。對泵外筒體沖刷位置進行補焊，精加工恢復(fù)原始尺寸。將動力部件與筒體之間的2個密封圈更換為氟橡膠密封圈，保證介質(zhì)不內(nèi)漏[3]。裝配完成后，對該泵進行試車，正常運行電流為56 A，泵出口壓力為6.4 MPa,整體運行平穩(wěn)，滿足工藝需求[4]。

表3 泵檢查數(shù)據(jù) mm

4 貧甲醇泵故障原因分析及解決措施

通過檢修后分析貧甲醇泵出現(xiàn)出口壓力低、電流高的原因主要有2個：(1)泵的外筒體與液力部件之間密封損壞，造成介質(zhì)內(nèi)漏，對外筒體形成沖刷，泵出口介質(zhì)直接通過沖刷間隙泄漏至泵入口，造成泵實際負載高、電流高。(2)泵體口環(huán)和葉輪口環(huán)間隙均偏大。

針對這2個問題，提出解決措施：(1)修復(fù)損壞的設(shè)備外筒體，在液力部件和筒體選擇合適的氟橡膠密封圈。(2)更換新口環(huán)保證其間隙在0.5 mm，恢復(fù)其設(shè)計配合尺寸。

5 結(jié)語

對于筒袋式多級離心泵，如果外筒體與液力部件之間不能有效密封，會出現(xiàn)泵出口介質(zhì)直接通過間隙竄入泵入口，在整個運行中將會發(fā)生泵出口壓力不足、電流偏高的現(xiàn)象，不能按照設(shè)計數(shù)據(jù)運行。為了使機泵穩(wěn)定、長周期地運行，需要將設(shè)計與工況結(jié)合，做到設(shè)計精準，對液力部件和筒體間密封嚴格選材，避免腐蝕；同時，按照設(shè)計要求進行操作。通過不斷地總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，優(yōu)化設(shè)備檢修過程和設(shè)計使用。