多級離心式工藝水泵出口流量不足原因分析和處理

艾 舉，陳太康

（海洋石油富島有限公司，海南東方 572600）

1 設備簡介

海油建滔化工有限公司年產60 萬噸甲醇裝置采用德國LURGI 工藝，以高含CO2、N2的天然氣為原料生產甲醇，該裝置精餾塔產生的工藝水由工藝水泵P03004A/B 輸送到中壓工藝鍋爐，用于產生工藝蒸汽。因精餾塔產生的所有的工藝冷凝液不必外輸，在裝置內完全用作中壓工藝鍋爐給水，用于產生工藝蒸汽，提高了整套裝置的總體經濟性，并節省了用于水處理的化學藥品，也提高了整套裝置的環保性。

工藝水泵P03004A/B 為多級離心式泵，共有14級葉輪，由大連蘇爾壽有限公司制造，采用電機驅動，主要性能如下表1：

2 故障現象

2017年8月，年產60萬噸甲醇裝置工藝水泵P03004B 出現出口壓力低、流量不足的現象，該泵在當時工況下，正常工作時的出口壓力為5.1MPa，流量約為13.5t/h，驅動電機電流為95A，而當時，該泵的出口壓力僅有4.0MPa，流量約為12t/h，驅動電機電流為110A，泵體振動、溫度正常，軸端密封無明顯泄漏。因工藝水泵P03004B 出口壓力和流量不足，該泵已經無法滿足工藝使用要求。

3 原因分析

工藝水泵P03004B 在運行過程中出現的主要問題是出口壓力和流量低于正常值，造成多級離心泵出口壓力和流量低的主要原因有：①入口壓力不足；②入口濾網堵塞；③軸端密封泄露；④泵體內部口環脫落；⑤泵體內部摩擦嚴重；⑥葉輪或殼體損壞；⑦驅動電機故障等。

根據可能的原因，檢修人員對設備進行排查，檢查工藝水泵P03004B 入口壓力正常，入口濾網清洗干凈，無堵塞；軸端密封無明顯泄漏，設備盤車靈活，無卡澀，轉子與定子之間無摩擦，電機單試正常。結合工藝水泵P03004B 在運行時驅動電機電流高于正常運行時電流的現象，說明此時P03004B泵消耗的能量大于正常運行時消耗的能量，在無其他外部故障的情況下，泵做功也應多于正常運行時，但出口壓力和流量卻小于正常值，輸出的能量減少，據此分析，認為泵體內部存在高壓側介質回流到低壓側的現象，從而造成泵體出口壓力低和流量不足，根據以上分析，決定對工藝水泵P03004B進行整體拆卸檢查。

通過對工藝水泵P03004B 的解體檢查，發現：

1）位于高壓側軸端的平衡轂表面嚴重腐蝕，最大腐蝕深度9mm，平衡轂直徑55mm，腐蝕寬度29mm，總寬度51mm，腐蝕長度達到總圓周長度的4/5。如圖1所示。

圖1 平衡轂腐蝕情況

2）第14 級（末級）導葉端面整體腐蝕脫落，第12 級、第13級導葉嚴重腐蝕失效。如圖2所示。

圖2 第14級（末級）導葉端面整體腐蝕脫落

3）第14 級泵殼端面多處腐蝕穿孔，最大穿孔尺寸為30mm×20mm，第12級、第13級泵殼端面腐蝕出現較深凹坑，除前4級泵殼外，其他各級泵殼端面也有不同程度的腐蝕，泵殼安裝位置壓力越高，腐蝕越嚴重。如圖3所示。

圖3 第14級泵殼端面多處腐蝕穿孔

4）葉輪與軸無明顯缺陷，泵體兩端封頭、軸承座完好，各位置配合尺寸符合要求。

通過對工藝水泵P03004B 的解體檢查，發現造成工藝水泵P03004B 出口壓力低、流量不足的根本原因是：第12、13、14級導葉嚴重腐蝕失效，第14級泵殼端面腐蝕穿孔，導致這三級葉輪無法起到提高介質流量和壓力的作用，而真正能夠做功的葉輪只有前邊11級，從而造成了工藝水泵P03004B 在電機電流高出正常值的情況下，出口壓力和流量依然無法滿足工藝使用需求。

4 處理措施

工藝水泵P03004A/B 作為60萬噸甲醇裝置主流程上重要的兩臺多級離心泵，對裝置的穩定運行起著非常重要的作用，在P03004B 泵無法正常使用的情況下，如果P03004A 發生故障，裝置就將被迫停車。因P03004B 無法正常使用，工藝水泵由一開一備變成了單泵運行，對裝置的安全穩定運行產生巨大的隱患，因此，在P03004B 泵無備用泵可換的情況下，需要對其盡快進行修復，使其恢復性能。

根據拆卸檢查情況和設備備件情況，對設備進行如下修復：

1）對于腐蝕失效的葉輪導葉，以及機封、軸承，和其他輔助密封件，更換新備件；

2）軸、葉輪、軸承座，以及泵體兩側封頭，外觀檢查良好，尺寸符合要求，無明顯缺陷，繼續使用；

3）對14級泵殼進行測繪，將腐蝕嚴重的泵殼端面用車床車除，按照切口尺寸及泵殼端面厚度，選用10mm 厚度304不銹鋼板，加工成新的泵殼端面，使用氬弧焊、不銹鋼焊條進行焊接，待焊接后泵殼冷卻后，在車床上去除焊接高點，加工泵殼口環安裝孔，使用黃銅加工泵殼口環，安裝在泵殼上。如圖4所示；

圖4 修復后第14級泵殼

4）對第12、13級泵殼端面腐蝕點進行打磨，使用氬弧焊進行補焊，增加腐蝕點強度，防止回裝后短時間內發生腐蝕穿孔。因焊接熱影響，進行局部補強焊接的第12、13級泵殼口環發生變形，為保證口環的配合尺寸，將12、13級泵殼原有的口環拆除，在車床上將口環安裝孔車圓，然后根據車床加工的口環安裝孔尺寸，使用黃銅加工新的口環，進行回裝；如圖5所示；

圖5 修復后第13級泵殼

5）對于其他各級腐蝕不嚴重的泵殼端面，在確認不影響使用后，未做處理。

經過以上步驟修復后，對工藝水泵P03004B 進行回裝、試車，設備一次開車成功，振動、溫度正常，出口壓力、流量均符合工藝要求，驅動電機電流降低到90A，較P03004A泵電流值低5A，說明修復后的P03004B 泵效率高于P03004A泵，修復后的P03004B 泵已能夠滿足工藝使用要求，此次多級離心式工藝水泵修復工作取得成功。

5 結語

工藝水泵P03004B 在長期運行中，受到高壓介質的不斷沖刷腐蝕，造成高壓側幾級泵殼和導葉受到嚴重損壞，造成設備出口流量不足，無法滿足工藝正常使用要求。為使該泵盡快恢復性能，并投入使用，在泵殼無備件更換的情況下，檢修人員根據設備結構和工作原理，合理制定修復方案，成功完成了泵殼的修復工作，使設備在短時間內恢復性能，重新投入生產使用，為整套裝置的安全穩定運行提供了堅實、可靠的保障。