酸性水磁力泵故障原因分析及解決措施

王　勇　陳文忠　張　曙（中國石油獨山子石化公司　新疆獨山子）

酸性水磁力泵故障原因分析及解決措施

王勇陳文忠張曙
（中國石油獨山子石化公司新疆獨山子）

120t/h酸性水汽提單元裝置二套原料水泵P-101A/B，由于介質顆粒進入石墨滑動軸承，石墨滑動軸承潤滑不良，頻繁開停等原因，造成P-101A/B多次發生零件破壞性故障。從工藝和設備兩方面分析，最終找到P-101A/B故障的根本原因，提出解決措施及操作和檢修過程中值得注意的問題。

磁力泵石墨滑動軸承故障分析

一、前言

120 t/h酸性水汽提單元裝置二套原料水泵P-101A/B是由海密梯克泵業提供，型號MCN80-50-315單級磁力泵（圖1），作用是將來自加氫聯合的含硫污水（有少量焦粉顆粒）經過酸性水儲罐內儲存后，由0.1 MPa加壓到1.2 MPa，輸送到酸性水汽提塔中進行反應。可見P-101A/B是酸性水汽提單元裝置的核心設備，如出現停泵，將直接影響加氫聯合車間的正常生產。

圖1　MCN80-50-315單級磁力泵

（1）結構。海密梯克磁力泵是軸向吸入、徑向排出的臥式完全無泄漏離心泵，泵軸通過磁力聯軸器傳動，無旋轉軸封裝置，海密梯克磁力泵實現零泄漏。

（2）軸承。海密梯克磁力泵的驅動軸通過滾動軸承支承，滾動軸承由其自身的潤滑脂進行潤滑；泵軸通過水力滑動軸承支承，滑動軸承的潤滑與冷卻，由泵所輸送的介質來完成，無需外加潤滑油和冷卻水系統。

（3）磁力聯軸器。海密梯克磁力泵的磁塊是高質量的稀土永磁材料，其最高不可逆退溫度可達350～400℃，充分保證了磁力聯軸器具有可靠的性能。正常工作時，磁力聯軸器與三相異步電機同步運轉，性能穩定，而且永久磁鐵具有很高的穩定性，能防止在組裝和拆卸轉子時或泵在最大傳遞扭矩下工作時產生的不良影響。

（4）軸向力平衡。在工作時，海密梯克磁力泵的軸向力由水力自動平衡，推動盤只在啟動和停車時承受瞬時的軸向推力作用。

二、故障現象（表1）

表1　故障現象

圖2　葉輪口環和殼體口環磨損

三、原因判斷與分析

1.問題判斷

①石墨滑動軸承潤滑、冷卻不良。②石墨滑動軸承內進入雜質。③各部零件配合間隙不合適。④零配件材料選用不合適。⑤軸端節流孔方式選用不好。P-14運行期間，V-29壓力、溫度、液位穩定無大幅波動；P-14A轉速控制穩定，根據負荷維持在5050 r/min附近；出口流量閥調節平穩流量穩定。根據泵的實際運行狀況認為：進口管線并未抽空不可能有空氣。機泵已處于正常工作轉速。進口管線液體壓力和溫度并無異常，不會發生汽化。機泵不可能發生轉向錯誤，這是由原動機蒸汽透平轉向所決定的，不可能發生轉向錯誤。

2.原因分析

（1）石墨滑動軸承潤滑、冷卻不良。拆檢P-101A，發現軸端節流堵頭脫落，使得高壓介質無法進入石墨滑動軸承進行潤滑、冷卻，造成滑動軸承干摩擦發熱而破碎，最終使轉子組件發生破壞性損壞（圖5）。

圖3　口環緊固螺栓脫落葉輪鍵槽受損

圖4　泵軸受損斷裂

圖5　軸端有節流堵頭

海密梯克磁力泵設計軸端有M10的螺紋孔內裝有一個節流堵頭，堵頭規格為（M10×10 mm螺釘，中間鉆有直徑4 mm的通孔），作用是將葉輪出口的高壓介質通過節流堵頭進行節流，防止葉輪出口的高壓冷卻沖洗介質從軸的中心孔快速泄到泵進口低壓區，從而順利完成石墨滑動軸承的潤滑、冷卻和沖洗。

（2）石墨滑動軸承內進入雜質。拆檢P-101A，發現石墨滑動軸承、前后推動盤、軸、葉輪鍵損壞，葉輪口環、耐磨板均嚴重磨損，入口濾網表面有較多油泥狀及微小顆粒雜質，濾網有局部破損現象，使得含硫污水中的焦粉進入石墨滑動軸承，堵塞了潤滑途徑，造成滑動軸承干摩擦發熱而破碎。

操作工啟動P-101A前灌泵時，頻繁手動盤車，造成低壓流動介質中的雜質進入滑動軸承，使得該泵越盤越重，無法運行，拆檢發現的軸承內微小顆粒和輕微磨損痕跡可以為證。

3.各部零件配合間隙不合適

由于介質內含有焦粉顆粒，在磁力泵運行一定時期，操作工會頻繁開、停泵，對過濾網進行清洗，因為泵在啟動和停泵瞬間，轉子最不平穩，使得轉子動靜部分發生摩擦，逐漸葉輪各部配合間隙變大，從而使轉子的液力平衡遭到破壞，嚴重時，會使轉子組件發生破壞性損壞（圖6）。

4.零配件材料選用不合適

海密梯克磁力泵軸、鍵、葉輪的材料均選用00Gr17Ni14Mo2奧氏體不銹鋼，美國鋼材牌號為316L，316L不銹鋼抗拉強度σb≥520 MPa，條件屈服強度σ0.2≥205 MPa，其化學成分為17Cr-14Ni-2Mo，因添加Mo，故其耐蝕性和高溫強度特別好，可在苛刻嚴酷的條件下使用，加工硬化性優（無磁性）。比較適宜原油含硫較高的情況，但剛性差。斷裂出軸外徑為28 mm，內開有直徑8 mm的孔，還銑有寬度為6 mm的鍵槽，所以承載的剪切應力較低，造成軸端疲勞斷裂、鍵碎裂。

圖6　葉輪與殼體、葉輪與耐磨板配合

表2　配件明細

四、解決措施

用螺紋鎖固膠或鉚接等措施對軸端節流堵頭進行防松處理，避免發生堵頭脫落現象；修改磁力泵工藝操作規程，嚴禁在啟泵前手動盤車；將含焦粉介質的過濾工作提前到加氫聯合車間輸送過程前完成；規范操作，嚴禁頻繁開、停泵；停用的備用泵必須用無鹽水進行沖洗，避免長時間停用結晶；與廠家聯系，對零部件材料進行升級。

五、直接經濟效益

2015年造成磁力泵零配件破壞性大修共6次，大修1臺次所用配件明細見表2。故，材料費＝大修1臺次所花費用×大修總臺次≈20.9萬元。

六、結論

通過采取改進措施，P-101A/B破壞性故障消除，保證120 t/h酸性水汽提單元裝置及上游加氫聯合車間各裝置的平穩運行和煉油新區的正常生產，檢修次數減少，工人的勞動強度降低。

〔編輯利文〕

TH17

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