加氫裂化進料泵結構特點及維修要點剖析

摘 要：針對在大連石化公司新區加氫裂化裝置調試及開工初期，進料泵出現的一系列問題和在維修過程中又出現的問題以及處理措施應注意的事項，本文將其歸納并進行分析，同時在職工中進行交流，以便使大多數職工對該泵有所了解，能使職工在今后維修該泵或同類泵時能有所幫助。

關鍵詞：Lomakin效應 密封環（口環） 流體動力軸承

中圖分類號：TH3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0074-01

加氫裂化進料泵是美國FLOWSERVE公司生產的雙層殼體高壓泵。轉速4500 rpm；揚程2179 m；流量973 m3/h，目前是世界上最大的泵。

1 泵的結構特征

加氫裂化進料泵的結構特征為通過外部的圓筒體和帶有一環形聯接面的大端蓋將水平剖分的內殼體包裹在其中。在內外殼體之間充滿壓力為出口壓力的液體，外殼體承受膨脹應力和拉伸應力，相比之下，內殼體僅僅承受壓縮應力。內殼體為水平剖分蝸殼式，軸承支架鑄造在兩側的端蓋上。軸瓦采用徑向瓦和止推瓦形式；在三級及五級葉輪中間采用中間托瓦形式。軸向力的平衡裝置采用平衡套及平衡管的形式。轉子長徑比較大，屬于細長軸。吸入管、排出管均垂直向上布置。在不拆除外筒體及出入口管線的情況下，可以將內殼體及轉子拖出。

2 該泵在運行過程中出現的問題

（1）在裝置調試階段出現的問題在加氫裂化裝置開工初期調試階段，P1703/A及P1703/S泵同時出現過盤車卡澀現象。（2）在出現上述問題后進行搶修的過程中存在的問題加氫進料泵P1703/S在解體后發現一、二級葉輪密封環與殼體密封環發生蹭磨，而后我們對其葉輪密封環與殼體密封環之間的間隙進行放大處理。該泵的葉輪密封環與殼體密封環的直徑間隙為0.50 mm；為了使泵能夠正常運行，我們采取將泵葉輪密封環進行車削處理，將其直徑間隙放大到0.60 mm。同時又發現平衡鼓與平衡套之間的泄漏縫亦存在咬合現象，為此我們將該直徑間隙由0.40 mm擴大到0.45 mm。處理完以上項目后，將泵回裝。然而在回裝過程中，安裝機械密封時，為了對準軸套鍵而將該泵進行盤車，結果又造成三、四級葉輪密封環發生蹭磨。我們又再一次解體，處理三四級葉輪密封環間隙。當我們這一次處理完后，在回裝泵的過程中又再一次犯同樣的錯誤，造成中間托瓦處蹭磨，只不過這一次與上次不同之處是在安裝聯軸器時發生的。

3 對以上問題進行分析

出現第一次問題的原因是由于系統管線在水聯運階段并未清掃干凈，管線內存在大量的鐵銹和焊渣等雜質。而在調試初期，為了不出現抽空現象，將入口過濾器拆除，這樣造成在運行泵過程中，雜質進入泵內殼體密封環與葉輪密封環之間的泄漏縫中，從而導致開泵時盤車卡澀，直至最后抱死。該泵之所以出現密封環咬死現象，最初的原因是由于裝置在開工初期，水聯運階段沒有將管線徹底清掃干凈，殘留的雜質進入泵內，將密封環蹭磨。

而在搶修時期，重復兩次出現密封環咬死現象，完全是由于工人操作水平缺乏，對該泵的結構認識不夠造成的。該泵是滑動軸承支承，當兩端的端蓋沒有就位，滑動軸承沒有安裝的情況下，轉子是完全落在殼體密封環上的，葉輪密封環與殼體密封環是接觸的。在這種情況下盤車勢必造成密封環之間的干磨擦，出現密封環咬死現象。

在對密封環進行處理的過程中，又不能將其間隙過度放大，否則會造成該泵流量、揚程等性能下降；同時還會由于密封環間隙過大，造成Lomakin效應的喪失。Lomakin效應的喪失亦會導致密封環的磨損進一步增大以及泵在運行過程中出現振動、噪音加劇等現象。從而造成惡性循環。

所謂的Lomakin效應，在實際泵的正常運行中，轉子是浸沒在泵送液體中的，液體流過一個或多個小的環形面積，而這些環形面積則是由把泵隔成不同壓力區域的間隙形成的，例如在密封環（口環）、級間襯套或平衡裝置處。這個液體的流動產生了所謂的流體動力軸承效應，而且實際上把轉子從兩個泵外軸承支承的形式轉變為由泵送液體潤滑的多個附加內部軸承的支承形式。這種現象稱為Lomakin效應。（摘自Pump Handbook（third edition））

由于Lomakin效應的結果，軸在運行中的撓度要比其在空氣中運行時的撓度有所減小，這種效應的優點，尤其對多級泵而言，是可以使用較長或較細的軸。P1703的軸就屬于細長軸，一旦Lomakin效應喪失，對泵極為不利。

流體動力軸承效應取決于：（1）壓差。（2）間隙。由于內部間隙隨著沖蝕和接觸磨損而增加，壓差隨之降低，這一支承效應會明顯降低。

鑒于以上因素，對該泵的密封環的修復是絕對不允許間隙過份增加的。該泵的兩端的軸承體均鑄造在兩側的大蓋上，在大蓋未安裝的情況下，整個轉子是完全施加在內殼體上，葉輪密封環、平衡鼓等與殼體密封環及平衡鼓套是直接接觸的，若在此種情況下盤車，將會造成干摩擦，導致密封環之間的咬死。

為了保證密封環不發生咬死，還應考慮另外一個因素，那就是軸的撓度。軸的撓度對泵的正常運行亦是存在較大的影響。通常情況下，泵軸的撓度大致與軸的跨度的4次方成正比，而與軸徑的平方成反比。為了保持密封環處的內部間隙，通常將泵的撓度設定在0.127～0.152 mm。

4 預防及改進措施

（1）制定詳細的施工工序。（2）該泵在檢修過程中，當兩端的支承軸承未安裝的情況下，絕對不允許盤車；否則會造成動靜體磨擦咬死。（3）密封環（口環）、級間襯套或平衡裝置處的間隙應符合制造廠提供的標準，如果過度加大，會造成LOMAKIN效應喪失，進一步促進動靜體的磨擦咬死。（4）在以上所述間隙增大情況下，并且泵在運行一段時間后，再次檢修時應著重檢查支承軸承以及止推軸承的磨損情況。因為當泵內部間隙變化時，會改變軸承的受力狀況。（5）盡可能不頻繁切換泵。（6）確定軸的撓度是否在標準范圍之內。（7）內殼體及轉子組裝完后，在運輸過程中要對轉子與內殼體之間采取定位措施；以避免在運輸時導致轉子與殼體碰撞、摩擦。

5 結論

加氫裂化進料泵在整個裝置中處于核心地位。如果進料泵出現問題，整個裝置將會停工。整個裝置的停工又會給其它裝置造成波動。該泵按其結構和輔助設施屬于泵組。又鑒于它的重要性以及結構特征，對該泵組應按機組對待。在維修過程中要打破以往普通機泵的維修理念，而應以檢修機組的程序及標準進行施工。

參考文獻

[1]泵手冊[M].3版.中國石化出版社.

[2]FLOWSERVE公司提供的加氫裂化進料泵使用說明書[M].

[3]葉片泵設計手冊[M].機械工業出版社.

[4]離心泵設計基礎[M].機械工業出版社.