立式高速泵故障分析及应对措施

立式高速泵故障分析及应对措施

秦国栋

中国石油化工集团有限公司天津分公司化工部  天津市 300270

摘要：当前立式高速泵的特点在于小流量、高扬程、运转可靠性

高及占地面积小等,其在化工石油行业得到广泛的应用,而且已经逐渐取代了故障率高、易泄漏和管线振动严重的往复泵和柱塞泵。虽然立式高速泵具有很多优点,但是在实际运行过程中,同样存在一些常见的故障,基于此,对立式高速泵的故障分析处理和日常运行维护进行研究,具有十分重要的现实意义。

关键词：立式高速泵；故障分析；应对措施

前言

立式高速泵是石油化工生产企业常见的离心泵，适用于低流量高扬程的工艺参数范围，具有结构紧凑、性能优良、可靠性高和使用时间长等特点，但在实际应用过程中，会出现齿轮箱润滑油泄漏、泵体机械密封泄漏、润滑油系统压力不稳定等情况，影响化工装置的稳定生产，因此本文通过分析高速泵常会出现的故障查找原因，结合实际使用状况，提出一些有针对性的应对措施及使用注意事项。

1高速泵的工作原理和基本结构

1.1工作原理

立式高速泵主要是由电动机带动齿轮箱内部的传动机构使泵体叶轮获得较高的工作转速，实现机泵的正常运转，其基本工作原理和常用的离心泵类似，其中不同的是高速泵增加了齿轮箱结构，齿轮箱结构一般是一级齿轮增速结构或二级齿轮增速结构，齿轮箱可以使高速泵的叶轮获得较高的工作转速，使处于叶轮外沿的输送介质线速度得到提高，从而提升高速泵的扬程。

1.2基本结构

本文以某一级齿轮增速箱结构为例简要说明高速泵的基本结构。高速泵主要由电机、齿轮箱、润滑系统、泵体及密封冲洗油等部分组成。机泵的泵体为径向剖分、单级开式叶轮的悬臂结构，泵体轴端处安装诱导轮，使液体在叶轮入口处的压力大于叶轮所必需的汽蚀量，从而提高机泵的抗汽蚀性能。机泵齿轮箱结构为一级齿轮增速结构，电机侧低速轴端安装摆线油泵，通过低速轴转动带动摆线油泵通过润滑油连接管对齿轮箱内部各润滑点进行润滑，形成齿轮箱润滑系统。立式高速泵由于增加了齿轮箱结构，因此密封点增多，齿轮箱内部包括两种密封形式：低速轴密封主要为骨架油封，高速轴密封主要为机械密封，摆线油泵对齿轮箱内部结构进行润滑和冷却；泵体主要是双端面机械密封，通过外部密封冲洗油系统对密封进行润滑和冷却。齿轮箱和泵体之间有空腔，空腔连接排油管，泄漏的润滑油和密封油都汇集在空腔，经排油管排出，以此可以判断密封是否泄漏。
 2.泵及齿轮箱的故障诊断

   如果高速泵当中无流量，在启动的过程当中也没有压力，那么很有可能是高速泵当中的液体没有达到设定的体积。这个时候就需要对密封冲洗管进行蒸汽和空气的排除，高速泵对低温液体进行输送的过程当中，需要冷却的时间比较长。如果检查入口线路的气压高于新入气压时，就要检查装置是否出现了空气泄漏。对入口过滤器以及相关的控制阀进行检查，检查相应的管道是否出现堵塞现象，入口管道如果有压力经过，需要对压力及时的进行控制。降低入口罐的液面，在整体运转的过程当中一定要确保入口罐的液面低。装置当中的流量或者是压力不够，导致这种现象发生的原因有很多种，如果驱动轴转向的方向出现错误，高速泵的压力就会升高。在高速泵的铭牌上会标示清楚，驱动轴的转动方向一定要和铭牌当中显示的一样，这样才可以确保驱动轴转向正确。

3.泵的机械密封的故障诊断

  如果密封泄漏的总量突然增加，很有可能是因为在平稳运转的过程当中，泵的最小流量产生内部的沸腾，所以就会导致密封面出现震动。如果容器所吸入的损失明显的大于了规定的总量，这个时候润滑剂就会大量的减少，对整个容器都会产生相应的磨损。当密封的转动面出现细小的裂纹或者是损伤时，由于设备装配的原因，很容易导致密封出现摩擦。

4.油冷器运行效果不理想

如果循环水水质偏差,与立式高速泵配套的油冷器在运行的过程中,不仅不能取得预期的冷却效果,而且还会造成润滑油油温逐渐升高,并引发一系列的故障问题,最终会影响到装置的平稳生产。(1)泵抱轴及齿轮损坏。出现这种现象时,正在运行的高速泵齿轮箱会有明显的振动和噪音。如果将备用泵切换以后,同时对原泵进行盘车,会发现泵盘不动。这时,拆检之后,高速轴组件上的止推轴承抱轴及高速轴表面上的损伤就会显露出来,而且传动齿轮损伤的现象也会显露。通过分析之后,得出泵润滑不当是造成泵抱轴现象的主要原因。如果循环水水质不佳,极易出现堵塞的现象。拆检油冷器会观察到,在管束和封头内部有部分杂质结垢。此外,立式高速泵经过二级增速,其高速轴转速就可达到11000r/min,而且其工作扭矩也较大,再加上冷油器冷却能力下降和泵内过高的运行速度,最终造成齿轮损坏。(2)密封漏油。如果明显加大立式高速泵润滑油的用量,比如平均2一3天就要加一次润滑油,会出现润滑油乳化现象。原因为在高速泵和泵体之间,有一空腔存在,机械密封泄漏的润滑油和密封油都会在这一空腔部位聚集,聚集之后会通过排油孔引到泵体之外,而后流入油杯。一般情况下,高速泵在经过一段时间的使用之后,普遍出现油漏的现象,并流入油杯。经过检查后,密封和管泄露出微量润滑油,解体后会发现泵密封已经损坏,而且轴、叶轮和口环的磨损程度不一。我国高速泵厂家,曾做过有关这方面的统计调查,在我国石油企业高速泵使用及运行中,占高速泵运行故障2到3%的是润滑油系统故障,占高速泵运行故障19%的是机械密封泄漏故障。一部分高速泵在实际安装的过程中,一般不会将过滤器安装在泵入口,这就会导致大量的颗粒状杂质进入高速泵体内部,使高速泵机械密封泄露的情况进一步恶化。基于此,应该在高速泵入口加装一个Y形状的过滤器,这种过滤器不仅可以将大量的颗粒状杂质过滤掉,还可以起到一个有效改善高速泵机械密封工作环境的作用。另外,也可以将高速泵的管壳式油冷器做板式冷却器的改变。且在更换油冷器备件的前提下,还要现场观察长时间运行的高速泵,会发现油冷效果良好,保证了设备的正常运行,降低了设备故障的发生率。

5.立式高速泵的日常运行维护

（1）设备操作人员在进行立式高速泵切换操作的时候,要有最小流量的保证,如果不能保证泵的最小流量,极易使液体因叶轮高速搅拌摩擦而内部沸腾,从而振动损害到机械密封。同时还要注意,在启动的时候,不必全关出口阀,操作人员可留有一个1/3的开度。这主要是为了避免出现阀门关死后,起泵时不能顺利打开出口阀的情况,从而有效避免系统出现汽蚀或振动现象,保护泵不受损坏。

（2）设备操作人员在立式高速泵的正常运行过程中,应该保证增速箱的正常油位在油位视镜中心线上部1/2一1/3。在巡检的时候,对润滑油的质量还要做到充分重视,一旦出现异常情况就要将润滑油及时更换。如果发现增速箱内的油位比油标红线要低, 设备操作人员在加油过程中,一定要严格执行三级过滤制度,不能加太多的油。如果加油量太多会有大量气泡产生,不利于快速散热。此外,巡检人员还要每隔6个月对润滑油质量进行定期检查,并且做到纸质型油过滤器及时更换。

（3）立式高速泵的机械密封泄漏,既要综合考虑到机械密封的平衡条件,还要清楚施加于整个密封面上的全部载荷必须要与密封面上产生的总承载能力相等。此外,还应注意流体膜承载能力与微凸体机械接触承载能力相加等于密封面上出现的总承载能力。

结束语

通过对立式高速泵可能出现的故障分析，并提出一些处理措施及注意事项，在保证人为操作正确的情况下，从不同方面采取措施减小高速泵的运行风险，确保立式高速泵平稳正常运转。

参考文献：

［１］李才付．立式高速泵运行故障原因分析及对策［Ｊ］．设备管理与维修，２０１７（７）：１２２－１２３．

［２］彭亚博，侯刘涛，张家超．立式高速泵运行故障分析及改造［Ｊ］．广州化工，２０１３，４１（６）：１５８－１６０．