淺談化工用高壓柱塞泵的常見故障分析和處理改進(jìn)

摘? 要：柱塞泵是石油化工領(lǐng)域很常見的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于注水、加氫、加藥等領(lǐng)域。雖然其穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)較寬，抗擾動能力較強(qiáng)。但泵在實(shí)際運(yùn)行過程中仍然會出現(xiàn)很多問題，很大的影響了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。 所以柱塞泵的長周期運(yùn)行穩(wěn)定顯得迫在眉睫與非常必要。本文主要針對化工用高壓柱塞泵的常見故障進(jìn)行一些分析和研究。

關(guān)鍵詞：柱塞泵?? 化工用??? 故障分析

一、柱塞泵的工作原理

柱塞泵主要由動力端、聯(lián)軸器、泵頭、吸入單向閥組、排出單向閥組、柱塞、填料函組件等組成。當(dāng)柱塞向后止點(diǎn)移動時，將吸入單向閥打開，液體被吸入;當(dāng)柱塞向前止點(diǎn)移動時，此時吸入單向閥組關(guān)閉，排出單向閥組打開，液體被排出泵體外，使泵達(dá)到吸排液體的目的。根據(jù)柱塞的數(shù)量，柱塞泵命名可分為柱塞泵、三柱塞泵和五柱塞泵等。

二、化工用高壓柱塞泵的常見故障及分析

化工用高壓柱塞泵運(yùn)行情況不理想時，常會出現(xiàn)以下問題：填料磨損嚴(yán)重，不能有效密封;柱塞有拉痕，磨損嚴(yán)重;導(dǎo)向銅套磨損嚴(yán)重，偏磨明顯等現(xiàn)象。

針對上述常見故障及泵的結(jié)構(gòu)和實(shí)際使用情況，分析原因如下

1.泵總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平不高：

①柱塞泵用在的20～40MPa工作環(huán)境中，整機(jī)結(jié)構(gòu)過于緊湊，填料函長度過短，局促的空間設(shè)計(jì)還造成調(diào)節(jié)填料松緊空間非常有限，有效密封長度太低，不利于松緊填料操作。固定比壓下，僅靠彈簧固定預(yù)設(shè)的預(yù)緊力調(diào)節(jié)填料和柱塞的密封，在高的線速度的多次往復(fù)運(yùn)動磨損后，很快會發(fā)生密封失效。這種結(jié)構(gòu)國內(nèi)僅用于清水、低壓環(huán)境。勉強(qiáng)用于間歇運(yùn)行的工況，不適合應(yīng)用在長周期、連續(xù)運(yùn)行的石油化工系統(tǒng)里。

2. 柱塞不對中問題

①動力端設(shè)計(jì)富余量小，連桿本身就有不對中跳動的風(fēng)險，這樣泵的動力端在最原始、最根本的動力輸出時就發(fā)生了問題。

②柱塞和動力端是軟連接的，存在一定的不對中性。而且軟連接的鎖緊螺栓，在往復(fù)運(yùn)行過程中容易發(fā)生松動。

③原柱塞頭是平頭設(shè)計(jì)，此種設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)就是柱塞不能自動對心，如果柱塞中心線得不到保證，柱塞在安裝后就將產(chǎn)生偏斜，對密封造成偏磨，影響填料使用壽命。而圓頭柱塞則會避免了這些問題。

填料函體組件不對中設(shè)計(jì)必然導(dǎo)致隨后的制造過程也按照不對稱設(shè)計(jì)來進(jìn)行，這種設(shè)計(jì)和制造一般只用于民用和間斷運(yùn)行的低壓環(huán)境中，在這種惡劣的化工連續(xù)運(yùn)行的環(huán)境中，技術(shù)上就不允許，實(shí)踐也證明是失敗的。填料函體軸向長度比正常設(shè)計(jì)的高壓往復(fù)泵的減少了接近一半，這種設(shè)計(jì)導(dǎo)致如下問題：有效導(dǎo)向長度嚴(yán)重不足，加上上述的不對中設(shè)計(jì)，柱塞不對中擺動造成磨損、甚至撞擊，最終導(dǎo)致填料密封副失效。

3、支撐問題

填料函本身沒有支撐機(jī)構(gòu)，但是往往這種流量大、壓力高的現(xiàn)場關(guān)鍵設(shè)備，是必須要有填料函支撐機(jī)構(gòu)的。長期的往復(fù)脈動就可能發(fā)生松動、偏心現(xiàn)象。

4、沖洗水問題

填料函不具備冷卻水沖洗裝置，這是不科學(xué)的。因?yàn)橹L時間的往復(fù)運(yùn)動會產(chǎn)生大量的熱能，沒有沖洗水的冷卻是很影響柱塞和填料的壽命。而且介質(zhì)里含有的顆粒物不能被沖洗水沖走的話，也很容易積累在柱塞表面，也是很影響柱塞和填料的壽命。所以沖洗水是很必要的！

5、填料問題

填料材質(zhì)為碳素纖維盤根，此種材料理論壓力僅為30MPa，實(shí)際上不一定能達(dá)到，可能不適應(yīng)實(shí)際工況，所以造成高壓狀態(tài)下產(chǎn)生變化。

三、化工用高壓柱塞泵的常見故障處理和改造升級

鑒于以上故障分析，可以做以下故障處理和改造升級。

該改造方案有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、柱塞形式：平頭柱塞改成球頭柱塞。球頭柱塞有利于柱塞運(yùn)行中的自動找正，防止了柱塞偏心運(yùn)動時，平頭處被卡死。

2、柱塞表面采用噴焊鎳基合金，表面硬度HRC>60，更加耐磨。

3、柱塞與連桿連接處：將原來的形式，改成球面墊和哈夫環(huán)的緊固連接形式，確保了柱塞和連桿的對中度。

4、通過接入外沖洗水（0.5m3/h，0.3MPa），循環(huán)沖洗帶走填料函中的熱量和細(xì)微顆粒，有利于填料函的內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定。

5、填料：改成耐高壓填料（可耐壓40MPa），且規(guī)格尺寸加大至12*12。

通過這些故障處理和改造升級，可較好的改變文中所述的一些高壓柱塞泵常見故障，為有利于泵的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

四、結(jié)束語

隨著化工領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對高壓柱塞泵的使用也越來越頻繁，泵故障排除和問題解決受到了化工企業(yè)的廣泛關(guān)注。在本文章的研究和論述中，筆者就化工用柱塞泵的常見問題進(jìn)行了淺談和分析，以期望通過本文章的分析和論述來推動我國高壓柱塞泵使用的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]沈雪梅. 往復(fù)泵設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，1987.

[2]全國泵標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB/T9234-2008 機(jī)動往復(fù)泵[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

作者簡介 張杰（1987.5.24），男，漢族，皖六安市，工程師，本科，研究方向 容積泵設(shè)計(jì)研發(fā)