真空液環(huán)泵卡停原因分析及處理

丁德江 陳浩 于英 張艷全 韓金瑞

（中國石油獨山子石化公司設備檢修公司，新疆獨山子，833699）

引言

某裝置真空液環(huán)泵是利用液環(huán)壓縮機原理，通過兩級葉輪作用，利用乙苯形成液環(huán)，對生產所需要的苯乙烯蒸汽進行抽離，主要作用是將反應器內的苯乙烯蒸汽進行及時的抽離，保持系統(tǒng)負壓，確保物料進行有效反應。該泵出現故障將影響物料正常反應，導致無法生產合格產品，因此必須確保該泵安全穩(wěn)定長周期運行。

1 真空液環(huán)泵設備及工藝簡介

1.1 真空液環(huán)泵主要運行參數

某車間聚苯乙烯裝置真空液環(huán)泵為兩級液環(huán)壓縮泵，工作液為乙苯，輸送介質為苯乙烯蒸汽。設備其本參數如表1所示：

表1 設備參數

1.2 真空液環(huán)泵工藝簡介

某裝置兩條生產線有兩套真空包系統(tǒng)，每個真空包系統(tǒng)有一臺真空泵，兩臺真空風機。反應器內物料反應會產生苯乙烯蒸汽，為保證正常反應產出合格聚苯乙烯，反應器內應保持負壓，該工藝由真空系統(tǒng)來完成，由液環(huán)泵進行初次抽離，然后送至一級真空風機和二級真空風機，共同作用達到滿足物料反應的工藝真空度。

2 設備運行狀態(tài)及故障現象

2.1 設備介紹

某廠某裝置共有兩臺液環(huán)真空泵，真空液環(huán)泵共有兩級葉輪，采用雙端支撐，由電動機驅動，兩端各有一個博格曼機械密封，利用乙苯作為工作液，主要對苯乙烯蒸汽氣體進行抽離，保障系統(tǒng)真空度。內部結構如下所示

圖1 液環(huán)泵結構圖

2.2 故障現象

該泵于xx年10月水運試機正常，11月下旬投料試運行B泵于夜間出現卡停，現場盤不動車，立即進行搶修，在拆檢過程中同日A泵同樣出現卡停，無法啟動，立即進行搶修。

3 液環(huán)泵拆檢情況及卡停原因分析

3.1 液環(huán)泵拆檢情況

對兩臺液環(huán)泵進行檢修解體檢查，在拆檢過程中發(fā)現兩臺液環(huán)泵兩端軸承完好盤轉正常（圖2、圖3）。葉輪端面與隔板均有摩擦痕跡（圖4、圖5）

圖2 定位端軸承

圖3 非定位端軸承

圖4 A泵葉輪端面

圖5 B泵葉輪端面

3.2 液環(huán)泵卡停原因分析

根據拆檢情況發(fā)現葉輪與端板產生摩擦咬死是液環(huán)泵卡停的直接原因，葉輪如何與端板產生接觸摩擦并咬死需進一步分析。

3.2.1 材質缺陷因素檢查

因某裝置介質內含有一定量的氯離子，對金屬材料有較強的腐蝕性，所以設備購置對材料進行了明確要求，需要耐氯離子腐蝕較好的316不銹鋼，不銹鋼材質接觸摩擦時易產生積瘤并逐漸增大，并最終導致咬合卡死，所以要保證葉輪軸向定位，不能有偏斜，且與端板保持足夠的間隙，零部件材質不能有氣孔、裂紋及剝落等缺陷，對零部件檢查表面光滑，未見剝落等材質缺陷。

3.2.2 尺寸數據因素檢查

對機械數據進行測量檢查，考慮軸彎曲影響對軸進行跳動檢查，軸跳動0.01mm，在標準范圍內。測量二級葉輪間隔環(huán)內高100.52mm，一級葉輪間隔環(huán)內高200.55mm，實測葉輪高度與間隔環(huán)高度差0.50mm，打表檢查葉輪與隔板總竄量0.38mm，廠方告知技術數據間隔環(huán)與葉輪總間隙0.5mm左右，一二級總竄量0.4左右，數據一致，但是實測軸向總竄量為0.38mm，單邊不足0.2mm，間隙過小，同時考慮隔板和間隔環(huán)的垂直度、平行度加工誤差影響，實際運行葉輪與隔板間隙過小，有些許異物都會導致摩擦起瘤卡死，同時還需考慮金屬材質、結構的熱脹冷縮系數影響，可確定為故障原因之一。

圖6 A泵葉輪端面

圖7 A泵葉輪端面

3.2.3 設計參數因素檢查

查閱設備資料，設備性能參數滿足工藝要求，排除設備超負荷運行軸向力過大引起軸竄動可能性，但是發(fā)現設備工作環(huán)境設計參數與實際工作環(huán)境不符，設計工作溫度為-20℃-40℃，而實際工況冬季環(huán)境氣溫低溫時可達到-35℃，超過設計值，熱脹冷縮與溫度成一定 的線性關系，所以溫度越低，冷縮越大，間隙越小，結合尺寸檢查數據，測量有間隙但還是出現碰磨咬死現象，且卡停故障均發(fā)生在低溫時段，可確定為兩臺液環(huán)泵均發(fā)生卡停的根本原因是設計環(huán)境參數不滿足實際環(huán)境要求，未考慮熱脹冷縮余量或預留余量不足，是導致真空液環(huán)泵無法正常運行的根本原因。

圖8 設備資料設備工作環(huán)境

4 故障處理及改進措施

4.1 葉輪改造

根據已確定的原因，結合設備設計預留余量，對葉輪進行修車改造，增大葉輪竄量及葉輪與端板間隙，防止低溫時再次發(fā)生碰磨，對葉輪進行切削，產品設計時間隙預留余量，總間隙放大至0.6mm設備性能仍可滿足工藝提出的工藝要求值，設備采購時也預留了余量，所以對葉輪端面進行了0.2mm的修車 ，改造后軸向總竄量0.63-0.67mm（垂直度及加工累積誤差影響，壓蓋螺栓緊死后松開會回彈0.05mm左右），百分表實測計算竄量為0.63mm，并以此尺寸進行葉輪軸向位置調整一二級葉輪與端板間隙，使葉輪兩端與隔板及端板都保持有0.3mm左右的軸向間隙。

4.2 配件修復

隔板端面因碰磨產生肌瘤凸起，對隔板端面進行修復，去除高點消除摩擦損傷影響保障檢修質量，相關數據均符合檢修標準，投用正常。裝置正常開工投產，目前兩臺真空液環(huán)泵已穩(wěn)平穩(wěn)運行至今。

5 結語

本文通過系統(tǒng)的排查分析，準確找到了引起液環(huán)泵卡停的設計缺陷，有針對性的提出改造方案并成功解決卡停故障，保障裝置順利投產盈利，延長了設備的運行周期，降低了檢修頻次。避免了因頻繁故障造成的經濟損失，對石化公司提質增效起到積極作用。對同類機泵在故障分析及處理方面積累成功案例，具有較好的推廣作用。