液化氣裝車屏蔽泵故障原因和處理

劉東云

（吐哈油田銷售事業部，新疆吐魯番 838202）

0 引言

某單位液化氣3#裝車屏蔽泵于2009年投入運行。2015年發現泵振動超標，停車時有異常響聲，立即停止使用，對泵進行解體檢查，發現軸承等部件損壞，經過更換部件、打磨葉輪及導葉、裝配、消除管線應力等一系列工作后，恢復使用，運行正常。

1 屏蔽泵使用現狀

額定參數：流量46 m3/h，揚程120 m，電流77.5 A，功率32 kW。主要為鐵路裝車、向輕烴儲運工區轉輸和球罐檢驗轉液使用。維修情況：2010，2011年一保，2013年10月項修，總運行時間817 h。

2013年9月，某單位在使用3#泵卸超裝的鐵路罐車時，在泵不上量的情況下，由于操作人員未及時發現并停泵，造成抽空和長時間空轉，導致軸承、軸套等部件嚴重損壞，截止9月，運行時間643 h，10月三保維修后使用至今，保養后運行174 h。

2 屏蔽泵特點和冷卻循環方式

（1）屏蔽泵特點。無冷卻水和逆向循環管線，自身循環冷卻。

（2）內部循環冷卻走向（圖1）。泵內冷卻循環介質由葉輪邊緣甩出，經泵前軸承體端蓋的6個過流孔流向泵定子和轉子間隙，分為3路。一路小部分液體進入前軸承處，通過推力盤的凹槽間隙進入前軸承和軸套，進行潤滑，然后通過軸上的小孔流入軸中心。另一路大部分液體進入定子和轉子間隙、向后流向后軸承、后端平衡盤處，在后軸承處又分為2路，一小部分液體進入后軸承和推力盤，潤滑后軸承和軸套，液體直接通過軸上的小孔流入軸中心；另一大部分液體持續向后潤滑動靜平衡盤，然后通過后端軸的通孔進入軸中心，液體向前端流動，在軸首級葉輪處有4個通孔，軸中心的冷卻循環液從4個通孔流出進入首級葉輪平衡孔，最終進入葉輪入口。泵在運行過程中電機產生的熱量、軸承摩擦產生的熱量和動靜平衡環的摩擦熱量都是通過上述液體的流動帶走的。如果流道發生堵塞就會產生高溫，造成配件的損壞。

圖1 屏蔽泵內部液體循環

（3）軸承組件和推力盤的特點。推力盤與軸承組件的摩擦面不是直接摩擦在超硬碳化硅30上，而是與軸承套（316L）接觸，也就是說軸向的摩擦損傷很小，徑向摩擦損傷在潤滑不暢的情況下會很大，與通常屏蔽泵軸向、徑向都要承受摩擦情況不同，如果潤滑良好的話，此特點的軸承可以使用很長時間不損壞。

3 屏蔽泵故障現象

（1）2015年3月，某單位設備管理部門對液化氣3#泵運行情況進行監測，發現振動大，監測振動值明顯超標，停車時聲音有擦掛的異常響聲，立即要求使用部門停止使用，等待檢查維修。

（2）設備管理人員與維修人員共同對3#泵解體檢查，發現泵首級、中段和末級葉輪口環外緣均有輕微磨損，后軸承組合件內軸承碎裂，推力盤磨損嚴重，動平衡盤由于高溫顏色變黃，動靜平衡環磨損嚴重，后端定子屏蔽套有一處約0.3 mm（手摸）的環狀劃痕，出廠厚度約。從現狀上看，后軸承處部件磨損較前端嚴重。

（3）從解體檢查現狀來看，在出現后軸承碎裂后，操作人員依然繼續使用，碎裂的軸承在定子和轉子之間高速旋轉，劃傷了定子屏蔽套，如果再不及時確認并停止使用，定子屏蔽套有可能被劃穿，造成定子電機的整體報廢。

4 原因分析

（1）泵運行過程中產生氣蝕（液體在一定溫度下，降低壓力至該溫度下的汽化壓力時，液體產生氣泡，這種現象稱為氣蝕），是導致屏蔽泵軸承、軸套、平衡盤等部件損壞的主要原因。結合泵內循環液體走向可以得出，泵的后端軸承處是泵內冷卻循環的最遠處，如果泵內有氣體，沒有充分的液體進行冷卻潤滑，最容易損壞的就是后軸承組件、軸套、推力盤及平衡盤。造成氣蝕的主要因素有：①運行過程中流量過小，沒有根據使用情況及時調節回流進行泄壓，造成泵長時間處于憋壓運行狀態，電機及軸承產生的熱量無法帶走，泵內液體溫度逐漸升高，發生氣蝕；②出口流量太大，壓力降低，當葉輪葉片處壓力降低到該溫度下的液體汽化壓力時，液體汽化，發生氣蝕；③發液時儲罐液位低于要求最低安全液位，裝置氣蝕余量降低，發生氣蝕。

（2）啟動時未打開放空進行排氣或者氣體排放不干凈。泵內積聚氣體，啟動后各部件無法得到有效潤滑，導致損壞，是造成故障的另一主要原因。

（3）使用單位技術人員對機泵運行情況監測頻次不足，未及時發現運行中出現的問題，是造成屏蔽泵出現故障的次要原因。

5 應力對泵運行的影響

管線應力對泵的正常運行影響：配件到貨后現場裝配，對葉輪邊緣、口環和導葉口環處進行打磨，尤其對二級葉輪后蓋板凸起的斑點進行重點打磨處理；同時處理了轉子后端邊緣不平整處；更換后端軸承組件、后端軸套組件、2個推力盤、動靜平衡盤的平衡環。調試運行，發現停車時仍然后異常聲響。檢測振動值偏大，葉輪處振動值約為5.8 mm/s，分析可能是因為進口管線恢復流程時位置偏移，強行緊固后產生應力；采取更換過濾器前法蘭螺栓的辦法，完全消除應力，重新啟動運行，檢測振動值為0.8 mm/s，溫度正常，無異常響聲，各項參數正常。由此可以得出，管線產生應力也是造成機泵運行不正常，從而加快軸承等部件損壞的一個重要原因。

6 解決措施

（1）提高操作人員責任心。操作人員操作不精心，泵出現氣蝕（溫度快速升高、振動增大、異常聲響）未及時處理，啟泵前未排放泵內氣體，導致出現故障。使用單位應加強管理，提高操作人員責任意識。

（2）設備使用部門要增加泵運行期間的檢測頻次，由1月1次狀態監測改為1周1次，并記錄，發現不正常的要進行匯報和分析。

（3）進一步修訂操作規程，確認各項參數和程序，核實無問題后審批，并嚴格執行。重點修訂：①進一步明確了電流、溫度、流量和進出口壓差等參數值；②針對后端氣體在正常排放或者檢修完畢再次灌泵時可能出現后端氣體排放不干凈的問題，采取先排放，后點動的方法（出口開小，啟動3 s后停止，5 min后繼續點動，重復3次），加速氣體排出；③泵啟動前充分排氣，嚴格做到每次啟動前都打開放空排放。

（4）執行泵啟動前填寫啟動前檢查操作卡制度，由操作人員填寫，使用單位技術員或相關人員現場確認后簽字，然后啟動運行。

（5）機泵運行期間操作人員不得離開現場，1個司泵人員不得同時啟動液化氣和輕油泵運行。

（6）如果維修后出現振動加大，應檢查進出口管線在恢復流程過程中是否產生應力，如果有，應采取辦法消除。

（7）開展定期解體檢查，對經常使用的輕烴裝車屏蔽泵，半年解體檢查1次，不經常使用的輕烴裝車屏蔽泵1 a解體檢查1次。

7 結論

屏蔽泵是儲輸系統中的重要運轉設備，平穩運行與否，是年度業績指標能否順利完成的關鍵環節。所以，要提高操作人員操作水平和責任意識，按照措施嚴格執行，加強管理，確保屏蔽泵的平穩運行。