煉廠大型多級離心泵典型故障案例及分析

申 強，胡繼輝，李建勤，任新廣

（1.中國石油大港油田礦區服務事業部第二礦區；2.中國石油大港油田煉達公司；3.中國石油大港石化公司，天津 300280）

大型離心泵故障除軸承磨損、發熱等傳動部件失效以及密封泄漏外，其余故障基本來自水力部件，包括葉輪堵塞、磨損、進口端汽蝕、平衡盤結垢等。通過振動及軸位移監測可及時發現泵組故障，同時準確分析故障部位及原因，及時予以處理，減小故障影響。

一、加氫裂化反應進料泵故障與分析

中國石油大港石化公司加氫裂化裝置反應進料泵為國產多級離心泵，型號280GAYD230×10。工作介質為蠟油，最高工作溫度200℃，正常工作溫度181℃，入口壓力0.46/2.41MPaG，出口壓力18.39MPaG，轉速4200r/min，電機功率2300kW。

該泵自2008年7月22日開始運行。正常運轉時軸位移值在+0.28mm左右，至10月4日發現軸位移開始向負值移動，10月17日，軸位移值達到-0.28mm。在車間切換該泵時，軸位移值又突然趨于正常，車間決定繼續使用該泵并密切觀察。在運轉幾天后，該泵又出現軸位移逐漸靠向負值，10月31日達到-0.12mm。其間泵徑向軸振動儀表顯示穩定，并且離線泵機殼振動測試趨勢穩定。

11月5日組織拆檢該泵，發現平衡鼓與平衡套之間（軸向間隙處）結焦約0.2mm，平衡盤與平衡盤套之間（徑向間隙處） 結焦0.5～0.6mm。

該泵采用圖1所示軸向力平衡機構。一般情況下，由于平衡盤磨損，軸向及徑向間隙增大，導致轉子在軸向力作用下向主推力軸承（泵進口）方向移動，即所謂的正向位移。該泵由于平衡鼓與平衡套均出現結焦，導致平衡鼓、平衡盤與平衡套之間的軸向與徑向間隙減小，可能出現以下兩種情況。

（1）平衡鼓與平衡套之間結焦，此時軸向間隙壓力損失增加，轉子向主推方向移動。如果結焦量不多，僅僅徑向間隙減小，轉子始終保持在平衡狀態；如果平衡鼓結焦嚴重，則平衡盤可能磨損進而失去作用，轉子軸向力完全由主推力瓦承擔，極易燒毀推力軸承 (瓦)。

（2）平衡盤沿軸向結焦，此時由于平衡盤徑向間隙b0縮小使平衡盤室壓力升高，會造成平衡盤帶動轉子向副推方向移動。如果結焦不嚴重時，轉子會平衡在主、副推力瓦之間的位置。由于結焦不穩定，所以軸位移會出現波動。但是一旦結焦過多，導致平衡盤的徑向間隙過小，副推軸瓦受力過大，而出現磨損。

本泵出現的故障就屬于第（2）種情況，平衡盤結焦較嚴重，平衡鼓結焦較輕，因此轉子出現反向移動，軸向位移為負值。由于結焦不穩定，可能出現局部脫落，因此軸位移也不穩定。解決辦法：及時停機清理平衡機構各部位的結焦；排查發現泵的入口反沖洗過濾器失效，對反沖洗過濾器進行了處理；將平衡盤后密封間隙適當放大。通過軸位移監測，及時停機處理結焦部位，可避免泵推力瓦磨損與燒瓦。

二、焦化裝置高壓除焦水泵故障分析

焦化裝置高壓除焦水泵為帶齒輪箱的多級離心泵，該泵各振動測點如圖2所示。

2008年3月7日對焦化高壓水泵P-3207/A進行測試，各位置點振動數據見表1。與泵運行初期振動數據相比，測點7振動明顯增大。

機組軸振動顯示：泵前軸振動幅度達50μm、55μm；泵后軸振動幅度為18μm、19μm，機殼測試與軸振動顯示基本吻合。該現象說明異常振動真實存在，可能存在某種故障。

故障表現：泵入口端振動明顯，頻譜圖存在明顯的6倍泵轉速成分（圖3）。

故障分析及診斷：

（1）通過對振動幅度、振動信號頻譜的分析，認為不對中引起的聯軸器故障可能性較小，因為齒輪箱側振動變化小于泵入口側振動變化，頻譜圖沒有2×成分。

（2）認為振動主要由泵本身造成，故障部位可能在泵入口端，依據泵入口端有明顯6×成分，而出口端表現為不平衡量的增加；具有一定量的軸向成分；測試中泵入口端振動變化較大，啟泵初期振動7.0～8.0mm/s，趨于穩定后，振動下降到4.0mm/s左右。拆檢發現泵入口焦粉有明顯堵塞。

表1 各位置點振動數據mm/s

三、鍋爐給水泵故障分析

該泵為節段式多級離心泵，型號DG85-80A×8，工作介質102～105℃除氧水，入口壓力0.1MPa，出口壓力6.4MPa，轉速2980r/min，電機功率280kW。

泵運轉2個月后，振動開始逐漸升高，拆檢發現末級葉輪出現穿孔，減薄明顯，呈現出顯著的汽蝕特征，以致每6個月必須更換葉輪。

運行初期，振動幅值不高，頻譜圖有明顯的高頻成分（葉輪的葉片通過頻率經常存在），如圖4所示。

運行后期，葉輪局部穿孔，導致轉子動平衡受到破壞，振動顯著增大，頻譜圖具有明顯的1×特征，見圖5。

介質為102～105℃的水，如果泵入口壓力較低，泵極易發生汽蝕。該泵有汽蝕存在，但振動不大，且沒有影響泵流量，僅僅造成泵末級葉輪損壞，所以汽蝕不嚴重，將泵葉輪由原普通碳鋼改為1Cr13，運行超過3年沒有發現問題，大大提高了葉輪使用壽命。

四、結論

大型多級離心泵平衡盤結焦、葉輪入口堵塞與汽蝕是煉廠多級離心泵的常見故障，通過軸位移以及振動監測與頻譜分析，可以及時發現此類故障，及時檢修，從而可大量節約維修費用，延長泵設備使用壽命。

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