尿素裝置離心式高壓甲銨泵故障處理小結(jié)

楊安智

（四川瀘天化股份有限公司，四川瀘州 646300）

尿素裝置離心式高壓甲銨泵是瀘天化股份有限公司利用寧夏捷美豐友化工有限公司的二手設(shè)備 （原南化公司尿素裝置的設(shè)備）進行技改后使用的關(guān)鍵設(shè)備之一，2011年時對其進行過全面、仔細地檢查，更換了腐蝕嚴重或損壞的部分零部件，2013年首次試車投運，運行以來先后多次出現(xiàn)停車沖洗后盤車卡澀、運行振動大等問題，嚴重影響了尿素裝置的長周期、穩(wěn)定運行。為此，通過對主泵解體檢測查找故障的原因，隨后對缺陷部位進行修復并嚴格控制裝配質(zhì)量后，機組一次開車成功。

1 高壓甲銨泵簡介

1.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

整套高壓甲銨泵由1臺多級離心泵、增速箱（含主油泵）、驅(qū)動電機、增壓泵 ［進口／出口壓力為0.300／1.225MPa（A）］在共用底板上串聯(lián)而成，主泵為日本荏原公司制造的125×100SSP 6GM型六級臥式離心泵，電機與增速箱以及增速箱與泵之間采用彈性膜片聯(lián)軸器聯(lián)接。

125×100SSP6GM型六級臥式離心泵由兩端泵蓋、中段泵蓋、泵殼、葉輪、擴壓器、泵軸、機械密封、聯(lián)軸器、節(jié)流裝置及軸承箱等零部件構(gòu)成。泵軸由兩端軸承箱內(nèi)的水平剖分式滑動軸承支撐，其葉輪安裝在泵軸的中間段；葉輪采用對置式結(jié)構(gòu)，低壓段的最后一級 （中段泵蓋）與高壓段的第一級通過交叉管連接。泵殼為蝸殼形狀，由穿缸螺栓將兩端泵蓋與六級中段泵殼組合在一起。平衡裝置為靜止的平衡套和旋轉(zhuǎn)的平衡轂組成，安裝在出口末級葉輪與泵蓋之間，剩余的軸向推力由設(shè)在出口端的止推瓦塊承載。泵兩端軸封采用內(nèi)裝式單端面機械密封。

1.2 性能參數(shù)

尿素裝置高壓甲銨泵的作用是將低壓甲銨冷凝器液位槽底部的甲銨液加壓后送入高壓洗滌器，其主要性能參數(shù)如下：

泵殼材料 AISI316L；

正常／額定功率 379／460kW；

效率 49%；

電機／泵轉(zhuǎn)速 2975／5656r／min；

正常／額定流量 43.2／46.8m3／h；

操作溫度 78℃；

進口壓力 1.225MPa（A）；

出口壓力 15.500MPa（A）；

揚程 1266m。

2 高壓甲銨泵運行故障及原因分析

2.1 運行故障

2015年5月7日，高壓甲銨泵 （P301）試車，啟動約1min后因前軸頸振動大機組聯(lián)鎖停車。停車初期，儀表人員檢查振動探頭時，機組能正常盤車，但幾次盤車后，機組突然出現(xiàn)盤車卡澀現(xiàn)象，拆卸主泵與增速箱間聯(lián)軸器，主泵轉(zhuǎn)子仍卡澀，無法盤車，但電機、齒輪箱、增壓泵轉(zhuǎn)動靈活。對主泵進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)進口端軸頸表面損傷嚴重，1～5級導葉內(nèi)發(fā)現(xiàn)有異物，1～4級口環(huán)發(fā)生動靜 “咬合、抱死”，其余零部件未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。

2.2 拆檢情況及原因分析

（1）主泵轉(zhuǎn)運至檢修廠房后，鉗工對泵體進行拆卸，拆卸半聯(lián)軸器、前后軸承蓋后發(fā)現(xiàn)推力端徑向軸承下瓦有 “懸空”現(xiàn)象，用0.03 mm塞尺能通過。經(jīng)分析，認為是級間有異物或葉輪有拉傷而導致轉(zhuǎn)子上浮和下瓦 “懸空”。

（2）拆卸前后軸承座、中間短接筒以及前后機械密封后，轉(zhuǎn)子盤車輕松，逐級拆卸泵殼、葉輪，發(fā)現(xiàn)第4級葉輪口環(huán)邊緣位置拉傷起“鎦”，第5級葉輪擴壓器內(nèi)有異物。經(jīng)分析，認為有兩方面的原因：一是機組裝配時進口管道或泵殼內(nèi)部未清理干凈，遺留有金屬雜質(zhì)等；二是主泵裝配時先在檢修平臺上調(diào)整好兩端軸承座中心與殼體口環(huán)中心同軸度后，主泵在現(xiàn)場安裝時，為了校正對中，對泵體穿缸螺栓松卸后再重新緊固時兩端軸承座中心與殼體口環(huán)中心同軸度發(fā)生了偏差，使轉(zhuǎn)子與泵殼間最小徑向間隙減小，導致盤車時產(chǎn)生動靜摩擦、卡澀。

（3）外徑千分尺檢測前后軸頸圓度、圓柱度偏差，發(fā)現(xiàn)軸頸圓度偏差0.01mm；檢查進口端軸頸表面，發(fā)現(xiàn)有2道貫穿測振帶與軸承位的拉痕。分析認為，貫穿測振帶與軸承位的拉痕是前幾次拆卸機封時機封軸套緊固螺釘未拆卸完全就拆卸軸套所致，拉痕導致轉(zhuǎn)子軸頸測振帶的電跳量增大及運行時轉(zhuǎn)子振值超高，繼而觸發(fā)聯(lián)鎖。

（4）各級葉輪、泵殼拆卸后，用外徑千分尺和內(nèi)徑千分棍檢測各級泵殼定位止口的配合間隙 （具體數(shù)據(jù)見表1）：第1－2級泵殼與出口端泵蓋止口配合間隙達0.12mm，第2－3級泵殼止口配合間隙達0.095mm，第1－5級泵殼與出口端泵蓋止口配合間隙達0.08mm，其余泵殼止口間配合間隙在0～0.03mm范圍內(nèi)。分析認為，泵殼與出口端泵蓋止口配合間隙超差的原因是制造時偏差過大，導致主泵裝配后各級泵殼口環(huán)同軸度偏差過大，使轉(zhuǎn)子與泵殼口環(huán)間最小徑向間隙減小，繼而導致盤車時產(chǎn)生動靜摩擦、卡澀。為驗證上述偏差，將出口端泵蓋裝夾在小立車上，以裝配定位止口為基準找圓、找平，依次裝配各級導葉、泵殼，并架設(shè)百分表逐一檢測各級口環(huán)內(nèi)孔的同軸度偏差，其檢測結(jié)果與上述測量數(shù)據(jù)基本一致。

3 主泵零部件的檢測與修復

3.1 轉(zhuǎn) 子

從主泵的檢查情況來看，主要損傷為進口端軸頸表面2道貫穿測振帶的拉痕。為此，公司外委岳陽大陸激光技術(shù)有限公司對前軸頸進行堆焊光刀修復。主要修復程序如下。

（1）修復前對泵軸進行最大彎曲度和軸頸幾何尺寸檢測，確定激光熔覆修復后機加工基準面，保證修復后前、后軸頸的同軸度。

（2）對轉(zhuǎn)子軸頸和測振帶材質(zhì)進行光譜檢測，據(jù)光譜分析結(jié)果并結(jié)合轉(zhuǎn)子的運行工況選擇合適的激光熔覆材料。

（3）采用車削方式去除需修復部位表面的鍍層，采用激光熔覆工藝對損壞部位進行修復。

（4）激光熔覆后，對熔覆部位進行機械加工 （先車后磨），恢復至工件的圖紙要求尺寸（外徑76.21mm）。

（5）修復后的泵軸軸頸著色探傷合格后，上車床用百分表測量彎曲度，軸頸、測振帶處跳動＜0.01mm，葉輪、軸套等配合位置不大于0.03mm；用外徑千分尺測量前后軸頸、測振帶的幾何尺寸，其圓度、圓柱度＜0.005mm。

（6）修復后的泵軸在葉輪、間隔套、止推盤、半聯(lián)軸器等所有旋轉(zhuǎn)零部件組裝完畢后，在低速動平衡機上先檢測轉(zhuǎn)子各部的徑向跳動值，合格后 （徑向跳動值＜0.06mm）再進行低速動平衡試驗，低速動平衡精度執(zhí)行GB9239—1988標準的G1.0級。

3.2 殼 體

從殼體的檢查情況來看，主要問題是1－2泵殼與泵蓋、1－3泵殼與1－2泵殼、1－5泵殼與泵蓋定位止口的配合間隙超差。為此，公司外委岳陽大陸激光技術(shù)有限公司對超差的泵殼定位止口進行堆焊光刀修復。主要修復程序如下。

（1）需修復的泵殼上車床用百分表測量泵殼口環(huán)內(nèi)圓與內(nèi)外定位止口的同軸度偏差，應不大于0.03mm，確定激光熔覆修復后機加工基準面 （泵殼口環(huán)內(nèi)圓）后車削定位止口內(nèi)外圓。

（2）據(jù)泵殼材質(zhì) （316L）選擇合適的激光熔覆材料，對需修復的泵殼內(nèi)外定位止口徑向圓表面進行激光熔覆修復。

（3）激光熔覆后，對熔覆部位進行機械加工，以泵殼口環(huán)內(nèi)圓為基準面找圓、找平，再車削定位止口內(nèi)外圓。

（4）修復后的泵殼與泵蓋進行配對組裝，之后再用百分表檢測兩者間的配合間隙以及各級口環(huán)內(nèi)孔的同軸度偏差，保證各級泵殼定位止口配合間隙在0.00～0.03mm、同軸度偏差＜0.05mm。

4 主泵的裝配與調(diào)試

（1）主泵在檢修廠房先進行初裝，裝配前用壓縮空氣將各部位吹掃干凈，再將進口端泵蓋平置在專用平臺上，按順序裝配泵軸、葉輪、卡環(huán)、間距套、導葉、泵殼等，適力緊固穿缸螺栓后將泵體翻轉(zhuǎn)并水平置于檢修平臺上。

（2）將初裝好的泵體運至現(xiàn)場，按荏原公司技術(shù)要求吊裝就位：先松開穿缸螺栓，用木棒敲擊各級泵殼，使各支腿與兩側(cè)臺板接觸均勻、平整，再按要求順序緊固穿缸螺栓，螺栓一經(jīng)緊固后，裝配過程中任何時候皆不得松卸。

（3）在不安裝兩端機械密封的情況下，先安裝兩端中間接筒、軸承座和下軸承，軸承座錐銷安裝到位后，采用塞尺法檢測兩端泵軸與泵蓋軸封內(nèi)孔的同軸度偏差，若偏差過大，調(diào)整兩端軸承座位置，使泵軸處于泵殼中心位置 （下方軸封間隙比上方軸封間隙小0.10mm）；調(diào)整合格后，緊固連接螺栓，用專用鉸刀 （1∶50）對軸承座的銷孔進行鉸削加工，定位銷接觸面積大于80%即視為合格。

（4）銷孔鉸削合格后，拆卸兩端軸承座，安裝兩端機械密封組件、軸承座和下軸承，然后裝配推力軸承和止推盤，之后調(diào)整轉(zhuǎn)子的總竄量和定心竄量。

（5）轉(zhuǎn)子軸向位置固定好后，鎖緊機械密封軸套燈籠環(huán)，之后用壓鉛法檢測兩端徑向軸承間隙，并采用涂色法檢測軸頸與下軸承的接觸面積，沿軸向方向接觸長度大于80%即視為合格。

（6）主泵裝配完成后進行機組冷態(tài)對中，徑向誤差允許±0.03mm、軸向誤差允許±0.01mm。

（7）回裝泵體上各部位連接管路，所有管道用冷凝液沖洗并用白布拖掃至無雜質(zhì)，然后用高壓氮氣吹掃干凈。

5 結(jié)束語

尿素裝置高壓甲銨泵經(jīng)上述方法和步驟檢測、修復、裝配后，機組一次開車成功。在此次設(shè)備拆卸檢查、故障原因分析與排查，以及設(shè)備檢測、修復的整個過程中，我們認識到過去在高壓甲銨泵檢測和裝配方面存在許多不足之處，此次高壓甲銨泵故障處理為今后同類型機組的故障診斷、檢修積累了寶貴的經(jīng)驗。

［1］田伯勤.新編機械密封實用技術(shù)手冊 ［M］.北京：中國知識出版社，2005.

［2］關(guān)醒凡.泵的理論與設(shè)計 ［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1987.