酸性水磁力泵故障原因分析及解決措施

王　勇　陳文忠　張　曙（中國石油獨(dú)山子石化公司　新疆獨(dú)山子）

酸性水磁力泵故障原因分析及解決措施

王勇陳文忠張曙
（中國石油獨(dú)山子石化公司新疆獨(dú)山子）

120t/h酸性水汽提單元裝置二套原料水泵P-101A/B，由于介質(zhì)顆粒進(jìn)入石墨滑動(dòng)軸承，石墨滑動(dòng)軸承潤滑不良，頻繁開停等原因，造成P-101A/B多次發(fā)生零件破壞性故障。從工藝和設(shè)備兩方面分析，最終找到P-101A/B故障的根本原因，提出解決措施及操作和檢修過程中值得注意的問題。

磁力泵石墨滑動(dòng)軸承故障分析

一、前言

120 t/h酸性水汽提單元裝置二套原料水泵P-101A/B是由海密梯克泵業(yè)提供，型號(hào)MCN80-50-315單級(jí)磁力泵（圖1），作用是將來自加氫聯(lián)合的含硫污水（有少量焦粉顆粒）經(jīng)過酸性水儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存后，由0.1 MPa加壓到1.2 MPa，輸送到酸性水汽提塔中進(jìn)行反應(yīng)?？梢奝-101A/B是酸性水汽提單元裝置的核心設(shè)備，如出現(xiàn)停泵，將直接影響加氫聯(lián)合車間的正常生產(chǎn)。

圖1　MCN80-50-315單級(jí)磁力泵

（1）結(jié)構(gòu)。海密梯克磁力泵是軸向吸入、徑向排出的臥式完全無泄漏離心泵，泵軸通過磁力聯(lián)軸器傳動(dòng)，無旋轉(zhuǎn)軸封裝置，海密梯克磁力泵實(shí)現(xiàn)零泄漏。

（2）軸承。海密梯克磁力泵的驅(qū)動(dòng)軸通過滾動(dòng)軸承支承，滾動(dòng)軸承由其自身的潤滑脂進(jìn)行潤滑；泵軸通過水力滑動(dòng)軸承支承，滑動(dòng)軸承的潤滑與冷卻，由泵所輸送的介質(zhì)來完成，無需外加潤滑油和冷卻水系統(tǒng)。

（3）磁力聯(lián)軸器。海密梯克磁力泵的磁塊是高質(zhì)量的稀土永磁材料，其最高不可逆退溫度可達(dá)350～400℃，充分保證了磁力聯(lián)軸器具有可靠的性能。正常工作時(shí)，磁力聯(lián)軸器與三相異步電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)，性能穩(wěn)定，而且永久磁鐵具有很高的穩(wěn)定性，能防止在組裝和拆卸轉(zhuǎn)子時(shí)或泵在最大傳遞扭矩下工作時(shí)產(chǎn)生的不良影響。

（4）軸向力平衡。在工作時(shí)，海密梯克磁力泵的軸向力由水力自動(dòng)平衡，推動(dòng)盤只在啟動(dòng)和停車時(shí)承受瞬時(shí)的軸向推力作用。

二、故障現(xiàn)象（表1）

表1　故障現(xiàn)象

圖2　葉輪口環(huán)和殼體口環(huán)磨損

三、原因判斷與分析

1.問題判斷

①石墨滑動(dòng)軸承潤滑、冷卻不良。②石墨滑動(dòng)軸承內(nèi)進(jìn)入雜質(zhì)。③各部零件配合間隙不合適。④零配件材料選用不合適。⑤軸端節(jié)流孔方式選用不好。P-14運(yùn)行期間，V-29壓力、溫度、液位穩(wěn)定無大幅波動(dòng)；P-14A轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)定，根據(jù)負(fù)荷維持在5050 r/min附近；出口流量閥調(diào)節(jié)平穩(wěn)流量穩(wěn)定。根據(jù)泵的實(shí)際運(yùn)行狀況認(rèn)為：進(jìn)口管線并未抽空不可能有空氣。機(jī)泵已處于正常工作轉(zhuǎn)速。進(jìn)口管線液體壓力和溫度并無異常，不會(huì)發(fā)生汽化。機(jī)泵不可能發(fā)生轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤，這是由原動(dòng)機(jī)蒸汽透平轉(zhuǎn)向所決定的，不可能發(fā)生轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤。

2.原因分析

（1）石墨滑動(dòng)軸承潤滑、冷卻不良。拆檢P-101A，發(fā)現(xiàn)軸端節(jié)流堵頭脫落，使得高壓介質(zhì)無法進(jìn)入石墨滑動(dòng)軸承進(jìn)行潤滑、冷卻，造成滑動(dòng)軸承干摩擦發(fā)熱而破碎，最終使轉(zhuǎn)子組件發(fā)生破壞性損壞（圖5）。

圖3　口環(huán)緊固螺栓脫落葉輪鍵槽受損

圖4　泵軸受損斷裂

圖5　軸端有節(jié)流堵頭

海密梯克磁力泵設(shè)計(jì)軸端有M10的螺紋孔內(nèi)裝有一個(gè)節(jié)流堵頭，堵頭規(guī)格為（M10×10 mm螺釘，中間鉆有直徑4 mm的通孔），作用是將葉輪出口的高壓介質(zhì)通過節(jié)流堵頭進(jìn)行節(jié)流，防止葉輪出口的高壓冷卻沖洗介質(zhì)從軸的中心孔快速泄到泵進(jìn)口低壓區(qū)，從而順利完成石墨滑動(dòng)軸承的潤滑、冷卻和沖洗。

（2）石墨滑動(dòng)軸承內(nèi)進(jìn)入雜質(zhì)。拆檢P-101A，發(fā)現(xiàn)石墨滑動(dòng)軸承、前后推動(dòng)盤、軸、葉輪鍵損壞，葉輪口環(huán)、耐磨板均嚴(yán)重磨損，入口濾網(wǎng)表面有較多油泥狀及微小顆粒雜質(zhì)，濾網(wǎng)有局部破損現(xiàn)象，使得含硫污水中的焦粉進(jìn)入石墨滑動(dòng)軸承，堵塞了潤滑途徑，造成滑動(dòng)軸承干摩擦發(fā)熱而破碎。

操作工啟動(dòng)P-101A前灌泵時(shí)，頻繁手動(dòng)盤車，造成低壓流動(dòng)介質(zhì)中的雜質(zhì)進(jìn)入滑動(dòng)軸承，使得該泵越盤越重，無法運(yùn)行，拆檢發(fā)現(xiàn)的軸承內(nèi)微小顆粒和輕微磨損痕跡可以為證。

3.各部零件配合間隙不合適

由于介質(zhì)內(nèi)含有焦粉顆粒，在磁力泵運(yùn)行一定時(shí)期，操作工會(huì)頻繁開、停泵，對(duì)過濾網(wǎng)進(jìn)行清洗，因?yàn)楸迷趩?dòng)和停泵瞬間，轉(zhuǎn)子最不平穩(wěn)，使得轉(zhuǎn)子動(dòng)靜部分發(fā)生摩擦，逐漸葉輪各部配合間隙變大，從而使轉(zhuǎn)子的液力平衡遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使轉(zhuǎn)子組件發(fā)生破壞性損壞（圖6）。

4.零配件材料選用不合適

海密梯克磁力泵軸、鍵、葉輪的材料均選用00Gr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼，美國鋼材牌號(hào)為316L，316L不銹鋼抗拉強(qiáng)度σb≥520 MPa，條件屈服強(qiáng)度σ0.2≥205 MPa，其化學(xué)成分為17Cr-14Ni-2Mo，因添加Mo，故其耐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，可在苛刻嚴(yán)酷的條件下使用，加工硬化性優(yōu)（無磁性）。比較適宜原油含硫較高的情況，但剛性差。斷裂出軸外徑為28 mm，內(nèi)開有直徑8 mm的孔，還銑有寬度為6 mm的鍵槽，所以承載的剪切應(yīng)力較低，造成軸端疲勞斷裂、鍵碎裂。

圖6　葉輪與殼體、葉輪與耐磨板配合

表2　配件明細(xì)

四、解決措施

用螺紋鎖固膠或鉚接等措施對(duì)軸端節(jié)流堵頭進(jìn)行防松處理，避免發(fā)生堵頭脫落現(xiàn)象；修改磁力泵工藝操作規(guī)程，嚴(yán)禁在啟泵前手動(dòng)盤車；將含焦粉介質(zhì)的過濾工作提前到加氫聯(lián)合車間輸送過程前完成；規(guī)范操作，嚴(yán)禁頻繁開、停泵；停用的備用泵必須用無鹽水進(jìn)行沖洗，避免長時(shí)間停用結(jié)晶；與廠家聯(lián)系，對(duì)零部件材料進(jìn)行升級(jí)。

五、直接經(jīng)濟(jì)效益

2015年造成磁力泵零配件破壞性大修共6次，大修1臺(tái)次所用配件明細(xì)見表2。故，材料費(fèi)＝大修1臺(tái)次所花費(fèi)用×大修總臺(tái)次≈20.9萬元。

六、結(jié)論

通過采取改進(jìn)措施，P-101A/B破壞性故障消除，保證120 t/h酸性水汽提單元裝置及上游加氫聯(lián)合車間各裝置的平穩(wěn)運(yùn)行和煉油新區(qū)的正常生產(chǎn)，檢修次數(shù)減少，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度降低。

〔編輯利文〕

TH17

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