屏蔽泵在多晶硅生產中的故障分析及改進措施

呂亙亙

摘 要：文章首先對屏蔽泵的結構進行闡述，解析其在多晶硅業當中的使用狀況，對屏蔽泵經常出現的故障問題以及表現形式和原因進行統計和解析，指出其中故障以及物料之間生產操作聯系，最后專門針對設備的布置以及設計類型等各個方面提出一些改善對策，以便確保屏蔽泵能安全穩定運轉。

關鍵詞：多晶硅;屏蔽泵;故障;改進對策

1? 闡述屏蔽泵結構

所謂的屏蔽泵主要是通過泵體、軸承、定子和轉子等各個部件所構成。一般的離心泵在驅動過程中都是運用聯軸器把泵的葉輪軸和電動軸連接在一起，使葉輪和電動機共同進行旋轉而操作，而屏蔽泵則是一種沒有密封性的泵。這種設備和驅動電機都密封在一個被泵送 介質充滿的壓力容器內，這種容器只有靜密封，則是通過電線組提供旋轉磁場，并對轉子進行驅動，這種結構消除了傳統離心泵實際的旋轉軸密封裝置，因此能夠做到完全沒有問題。

2? 分析屏蔽泵經常遇到的故障

2.1故障原因

對電機進行屏蔽，工作過程中，一些輸送液會進入到轉子等各部件屏蔽套之間的縫隙和軸承中間，從而形成冷卻液的循環。定子繞組電流出現損失以及屏蔽套的旋渦損失等所造成的熱量都是通過循環冷卻液帶走的，確保其溫度要比絕緣等級要求低，并且提供的軸承、推力盤的潤滑液磨也能將摩擦之間的熱量帶走。如果冷卻月當中摻雜一些雜質或冷卻液流量不夠，都會發生軸承和軸套、軸承以及只推盤這些部件之間的流動液膜受到損害，沒有辦法將摩擦熱量帶走。都沒有第一時間對其進行處理，熱量就會在定子以及轉子之間聚集，一些部位的表面達到介質氣化溫度之后，可以形成腔內的氣阻，這個地方的冷卻液流動就會斷流，導致軸承和軸套、推力盤接觸的地方干磨，提高了故障發生概率。

2.2故障的統計和解析

因為導熱油以及氟利昂料都很干凈，屏蔽泵出現故障的情況也非常少，因此專門探究故障統計和解析，主要是以氯硅烷屏蔽泵作為主要目標。實際運轉過程中，屏蔽泵發生故障的問題，主要表現形式集中在泵體溫度過高，尾部溫度非常高，運轉的聲音很大，震動大的軸承以及軸套等磨損都是屏蔽泵發生故障的主要因素，再加上定子以及轉子等各個部件發生磨損問題時，一并會出現軸承以及軸套等磨損，這個磨損概率非常大。導致軸承以及推力盤等磨損，通常都是由于氣蝕而使潤滑液短缺，導致潤滑液吸收電動機熱量以及磨損熱量在轉子腔內出現汽化，導致滑動的軸承干磨損破壞。

現階段這種屏蔽泵平均故障發生概率逐漸呈現下降趨勢，這種下降趨勢發生的主要原因是因為：①在投產屏蔽泵前期，因為管道內非常臟，而這種設備是依靠所輸送的液體來進行潤滑和冷卻，如果固體的顆粒進入到冷卻系統當中，很容易導致其堵塞，而是使軸承以及軸套出現干磨而受到損壞;②投產前期管道內部出現鐵銹以及焊渣等雜質而使輕易將濾網堵塞，導致泵抽空以及泵劇烈震動，無法將液體送上，導致軸承和軸套出現干磨損壞問題。③其運轉一段時間之后，系統比較穩定，無聊相對而言比較干凈，泵運轉也穩定，故障發生概率就會降低。電子以及轉子屏蔽，套故障以及燒毀等故障問題也非常多，其主要集中在SiCl4多級泵，主要是由于其物料很臟，固體顆粒的含量非常多，會輕易導致泵前過濾器出現堵塞，或者泵軸冷卻，循環系統受到堵塞，這樣就會使泵氣蝕。再加上這種泵葉輪非常多，若出現氣著震動情況，很容易導致軸承破碎，碎片會進入到電子以及轉子之間的縫隙內。使屏蔽套受到磨損，也會導致介質對電機繞組受到損壞。

2.3屏蔽泵出現故障問題跟物料有關

屏蔽泵出現故障問題，跟物料干凈情況有很大關系。SiCl4輸送泵以及殘留液體的輸送泵很容易出現故障問題，其主要原因有：①由于四氯化硅物料非常臟，固體顆粒例如硅粉等非常多，很容易使泵內的循環冷卻系統出現堵塞問題，而導致軸承和軸套之間出現桿磨損問題。②這種物料內的顆粒物很容易對過濾網造成堵塞發生氣蝕，導致泵嚴重出現震蕩問題，無法將液體送上，使軸承和軸套的損害問題發生，也會對葉輪造成一定損壞。③過濾網受到損壞之后，臟物就會進入到泵體，泵軸承受到損害。屏蔽套也會受到磨損屏蔽泵出現故障問題跟物料費點有很大關系，比如二氯二氫硅的沸點非常低，很容易出現計劃問題，輸送過程中易導致氣蝕。還原尾氣分流回收的氯硅烷屏蔽泵發生的故障很少，主要是因為物料的溫度很低，很難出現汽化現象。

3? 探究屏蔽泵在多晶硅生產中有效改善對策和建議

3.1合理選擇屏蔽泵類型

針對輸送物料很臟的屏蔽泵，比如輸送泵以及粗餾塔底泵等，對于這些屏蔽泵，可以選擇運用泥漿型的屏蔽泵。一般這種屏蔽泵則是一些方法持續輸出，清潔截止未轉子進行。清理除了能夠避免主泵內出現顆粒介質進入導致轉子損壞滑動軸承，另外一種就是過濾器堵塞出現氣蝕，這些同樣會對葉輪造成損壞，但并不會使軸承軸套缺葉干磨而損壞。針對很容易發生故障問題的屏蔽泵，可以加大空轉保護裝置以及電路保護器，如果流量大幅度出現下降趨勢。比如過濾器出現堵塞或者氣蝕，主動將電源切斷時，電機停止運行，避免發生事故問題。

3.2屏蔽泵布置

因為屏蔽泵出現故障問題，很多都是由于氣蝕所導致，為了有效將其出現氣蝕故障降低，可以運用以下這些方法：首先選擇運用氣蝕余量非常低的本，這也是油泵結構所決定，比如加大誘導輪，加強葉輪進口處的直徑等。另外一種是盡可能將屏蔽泵的有效汽蝕余量提高，需要不斷對設備和管道布置進行優化。其具體有以下這些內容：①將泵的安裝高度降低，采取的措施則是盡量將泵的基礎高度降低，另外是將儲罐基礎的高度提高。比如可以把提純塔的回流罐放在建筑結構的二層，而泵則放置在一層。②將泵送液體的溫度降低。采取的對策則是出現切實的屏蔽泵前管道家夾套冷卻。③確保密封儲罐的被壓，由于密封儲罐液體非常低，其上方的氣體壓力也會降低。

3.3 屏蔽泵使用

第一，針對經常出現堵塞的泵前過濾器而言，需要構建定期清理機制。投產前期或者停工大修之后的前期，因為管道非常臟，鐵銹以及焊渣等雜質都很容易對濾網造成堵塞，要縮短定期清理過濾網的周期。第二，在開啟屏蔽泵穩定運轉的一段時間內不能離場，新修泵運轉前期每半個小時要檢測一次，保證其可以第一時間發現泵運轉當中出現的異樣問題，正確對其進行處理。第三，一定要在規定的流量內進行操作，不可以在極限范圍以外進行作業，泵處于小流量運轉過程中，一些葉輪加壓輸送介質并沒有排放出來，溫度也越來越高，導致一些介質出現汽化現象。使滑動的軸承組件，表面溫度越來越高，部件受到磨損，最后會出現破碎現象。第四，盡可能減少開啟停止操作的次數，以勉不斷對基本進行頻繁操作。開啟停止設備過程中，設備內部的每一個零部件不會出現受力不均的情況，磨損情況嚴重，很容易導致零部件的疲勞運行。

4? 結語

屏蔽泵在多晶硅生產當中，主要用在易燃易爆以及有毒有害介質當中的輸送，其并沒有泄露的結構特征，夠更好規避物料傳輸當中出現跑、滴、漏等情況，這也是多晶硅生產當中很重要的設備。對其生產期間中的氯硅烷介質特征，對屏蔽泵設備類型以及設計布置等各個方面要進行優化改善，這樣才能確保企業長遠穩定發展，以免安全以及環保問題的發生。

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