尿素裝置機泵葉輪結垢的成因及處理辦法

曾麟

摘 要：本人畢業于遼寧石油化工大學，所學專業為過程設備管理與控制工程，畢業后一直在煉化企業從事設備管理工作，至今已有六年。工作中經常遇到機泵因為葉輪流道堵塞而造成的流量不足問題，原因是粘度大、含有顆粒的介質沉積或為輸送堿性介質，高溫條件下生成CaCO3附著所致。

關鍵詞：離心作用；沉積；結構；介質

1 葉輪結垢成因及不良影響

例如，本人所在企業尿素裝置，機泵P18以及P18/1，營口機械廠制造，于2000年1月安裝，為尿素裝置塔7供料，型號80Y-100，單級離心泵，輸送介質為烯醇水，因為葉輪流道結垢堵塞頻繁發生流量不足的現象，故障最多的一年內共拆修了13次。

烯醇水是一種聚乙烯醇與水混合的液體，聚乙烯醇有較好的水溶性，溶解后在設備運行溫度不高的情況下粘度較大，且未溶于水的顆粒會沉積在葉輪上，一段時間過后會在葉輪及密封表面凝結成一種淺黃色膠狀物體。這種結垢問題如果出現在葉輪的表面，則會導致葉輪施加于軸的徑向載荷在圓周方向分布不均，引起轉子轉動產生不平衡，這樣會引起葉輪的振動，從而加速軸、軸承以及密封等零配件的磨損，縮短配件的使用壽命。如果結垢現象出現在葉輪流道內側，會使葉輪流道變窄或者發生形變，甚至將流道完全堵塞，導致機泵流量下降，生產效率降低，而且頻繁對設備進行拆修會浪費大量的物力和人力，增加生產成本。

2 改造方案

針對此類問題，簡單的辦法是采用酸洗的方式，但是這種辦法費時費力，且酸性物質對設備具有腐蝕性，可以用來應急但不應頻繁使用，造成的生產停工及設備檢修的費用算下來也是一筆不小的數目。因此建議將這類機泵葉輪形式進行更改，在滿足生產流量、揚程的前提下將葉輪改為半開式葉輪，其優點與閉式葉輪對比如下：

閉式葉輪由前后蓋板及夾有的葉片組成，葉片間形成流道，揚程較高，適用于輸送粘度低、不含雜質及顆粒的介質，優點是效率較高，缺點是結構封閉，對于含有顆粒的介質，顆粒會容易沉積在流道內，堵塞流道，結構如圖2：

半開式葉輪一側沒有蓋板，效率低于閉式葉輪，適用于輸送含有顆粒物的介質，顆粒物會因為葉輪旋轉產生的離心作用離開葉輪表面，可有效防止顆粒沉積，對防止葉輪結垢會有良好的作用，結構如圖3：

3 可行性分析

尿素裝置P18、P18/1是該裝置進行絡合反應的必要泵，該泵平穩運行對于尿素裝置連續生產有著重要的影響，通過對比可以看出半開式葉輪對于改善葉輪因介質問題結垢有著良好的效果，而其較閉式葉輪效率較低的問題可以采取仿真實驗來分析間隙大小和葉片數對離心泵效率的影響，葉輪和蝸殼的間隙主要影響著離心泵的效率，離心泵的效率會隨著間隙的變小而增大，所以葉輪形式的更改帶來的效率損失可以通過實驗來選取一種最優的葉輪結構，盡可能地滿足生產工藝需求。對葉輪形式進行更改不僅對于泵的連續運轉會有良好的效果，還可以節約勞動力，降低生產成本，保證生產的穩定持續進行。