塔石化尿素S N A M工藝甲銨泵特點及失效分析

宋書林 李臻 孫翔（西安石油大學機械工程學院,陜西 西安 710065）

中壓甲銨泵在尿素生產SNAM工藝中的作用是將低壓系統的甲銨液輸送到中壓系統，它的運行效果關系到尿素生產系統能否長期安全穩定的運行，因此該泵可稱為尿素裝置中的龍頭機泵。

1 中壓甲銨泵的技術難點

中壓甲銨泵輸送的液體為氨基甲酸銨的水溶液，該液體密度為980 kg/m3，粘度為2.7 cst，正常操作溫度為35.6℃，最大溫度為39.8℃，該泵設計存在以下技術難點：

1.1 高可靠性

該泵可靠性的高低直接影響到生產的周期及尿素生產的經濟效益，因此保證其在一定工況范圍內平穩可靠的運行是該泵設計制造的關鍵。

1.2 性能優良

泵的效率需要滿足工況要求，關鍵部件例如葉輪、導葉等壓力變化應平穩，避免驟變的出現，并且應該具有良好的抗汽蝕性能。

1.3 腐蝕性強

甲銨溶液對金屬材料產生很強的腐蝕性，同時由于泵體承受較高的壓力，易產生腐蝕和疲勞，因此泵體材料應該具有優良的機械性能和耐腐蝕性能；

2 塔石化RON型中壓甲銨泵特點

塔里木石化公司尿素生產車間用的中壓甲銨泵是國外引進的，由世界頂級造泵大亨德國魯爾生產制造，它是國內單套效率最高的中壓甲銨泵。該泵的設計制造完全按照API610進行設計，機械密封按照API682進行設計。

2.1 RON型中壓甲銨泵結構特點

RON泵為臥式兩級單吸大型離心泵，入口噴嘴和出口噴嘴采用頂-頂偏移布置。泵的渦形泵殼為徑向拼合式，因此，無需將泵殼與底座或管道分離即可將轉子拉出渦形泵殼；泵殼和轉子配有可換葉輪和泵殼耐磨環；擴散器減小了第一片葉輪后的徑向力；放空口和疏水管焊接后通過法蘭連接在泵殼上；同時，單吸入徑向葉輪相對布置以減小軸向力；泵轉子的徑向力和軸向力由滾珠軸承吸收；用油潤滑軸承箱中的滾珠軸承（驅動側為徑向滾珠軸承，從動側為向心推力滾珠軸承）；用符合API 682要求的旋轉機械密封來密封軸。

2.2 RON型中壓甲銨泵存在的問題

由于該泵是在特定工況參數下設計的，因此泵在工藝參數變化情況下的抗老化性特別差，一旦脫離正常工況運轉，將出現效率迅速下降、泵軸振動嚴重甚至無法正常運轉。因此，該泵頻現故障，主要表現在轉動部件發生葉輪變形、瓢偏開裂報廢、軸彎曲；靜止部件軸承座內孔變形、隔板磨損、泵殼、殼蓋止口處磨損，各靜止部件的中心很難調成一條線。泵容易出現振動嚴重，軸承溫度高，易損壞等問題。

3 中壓甲銨泵的失效分析

3.1 中壓甲銨泵故障統計

塔石化自開車以來，由于機泵本身引起的故障占總故障的36%，操作不當引起的事故占總事故的23%，因該機泵事故因素占尿素生產停產事故的48%。因此，解決該泵的故障問題是提高塔石化尿素生產效率的必須途徑。

3.2 中壓甲銨泵的失效分析

導致中壓甲銨泵事故的原因很多，下面就所統計的中壓甲銨泵的故障原因進行簡略分析。

3.2.1 泵無法啟動，出口無壓力，無法工作可能是由于電機不工作、轉速太低、轉子卡死、轉向錯誤、泵內未充滿液體、吸入閥門或管路堵塞、底閥堵塞或已經損壞、葉輪流道堵塞；

3.2.2 啟動后，出口壓力不足，可能是由于入口管路未充滿水、工作介質帶有大量氣體；

3.2.3 泵的流量低、揚程低、效率低可能是由于進出口閥門未完全打開、進口處過濾器堵塞、最小流量閥門損壞或旁路孔板磨損、泵的內部、管路中等有水垢等雜質、葉輪流道堵塞、泵內部有磨損；

3.2.4 泵振動、噪音超標主要是由于聯軸器對中不好、聯軸器有磨損、入口閥門未完全打開、入口過濾器堵塞、泵在汽蝕狀態下運轉、管路應力大，管口載荷超標、基礎不穩固，灌漿不到位、葉輪磨損或口環磨損或流道堵塞、軸承損壞、轉子不平穩引發的振動、軸彎曲；

3.2.5 機封溫度高、泄露大，主要是由于密封沖洗不足或無沖洗、密封干運行、沖洗和排氣不正確、孔板尺寸有誤或已磨損、固定沉淀、黏住密封環或者彈簧、軸封處有液體汽化、密封液不合適、密封環、輔助O型圈或彈簧損壞、動靜環材料不合適、軸彎曲、機封初始安裝不到位；

3.2.6 軸承處溫度過高，軸承壽命短，主要是由于泵不在工作點處運行、軸承承受的力過大、聯軸器對中不好、軸承箱體中的潤滑油過多、油位過高或過低、潤滑油型號選擇不好。

上述故障原因造成中壓甲銨泵葉輪變形、瓢偏開裂報廢、軸彎曲、軸承座內孔變形、隔板磨損、泵殼、殼蓋止口處磨損，各靜止部件的中心很難調成一條線，影響泵的正常工作。

4 結語

本文以尿素生產中應用的中壓甲銨泵為研究對象。通過對進口中壓甲銨泵的理論研究和現場調研分析，針對性的實施失效分析，為企業提供甲銨泵故障處理措施。

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