高溫分離型屏蔽泵故障分析及解決辦法

楊文祥，張 磊，邴海軍

（中國石油蘭州石化分公司，甘肅蘭州 730060）

高溫分離型屏蔽泵故障分析及解決辦法

楊文祥，張 磊，邴海軍

（中國石油蘭州石化分公司，甘肅蘭州 730060）

蘭州石化乙苯裝置高溫分離型屏蔽泵P-202運行中故障頻發，為保證該機泵能夠平穩運行，結合該屏蔽泵運行工況對機泵的徑向力、軸向力進行分析，找出故障產生的原因，通過調整運行工況、采取改進措施，最終達到平穩運行的目的。

徑向力；軸向力；磨擦；氣蝕；平衡

1 P-202基本情況

1.1 輸送介質理化參數

（1）苯：密度0.876 5（20℃）g/cm3，沸點80.1℃，在常溫下為一種無色、有甜味的透明液體，可燃，毒性較高，難溶于水，易溶于有機溶劑。

（2）乙苯：密度0.87（20℃）g/cm3，沸點136.2℃，在常溫下為一種無色、有芳香氣味液體，易燃、有毒、不溶于水，可混溶于乙醇、醚等多數有機溶劑。

1.2 屏蔽泵P-202在裝置中的作用

（1）開工中建立冷苯循環（系統升溫、升壓過程）。

（2）生產中進行熱苯循環（溫度、壓力穩定）。

1.3 屏蔽泵P-202故障統計

苯塔進料泵P-202在裝置熱苯循環時，工況穩定，運行平穩；工況大幅波動，極易損壞。裝置開工冷苯循環過程，由于運行工況偏離設計運行工況，該機泵無法正常運行。

1.4 機泵拆檢情況

（1）前端軸承、軸套、推力盤磨損，推力盤龜裂。

（2）葉輪后蓋板因氣蝕引起金屬表面的剝蝕，其他部位完好。

2 故障分析

2.1 軸向力分析

（1）蓋板力A1

（2）反動力A2

（3）輔葉輪蓋板力A3

若不考慮密封環平衡力則轉子承受的合力F1=A1+A2+A3。

（4）軸向力平衡

式中：ζm—密封間隙摩擦阻力系數；Fm—密封間隙過流面積，m2；Rh—葉輪輪轂半徑，m；Rm—葉輪后密封環半徑，m；

若F1=F2，則轉子體軸向力完全平衡。如果F1與F2相差不大，則軸向力平衡設計可以認可。

因為P-202能夠在正常生產工況下平穩運行，得出以下結論：

a.P-202廠家進行轉子體軸向力設計時，軸向力的確達到了平衡，出廠試驗時機泵運行也不存在任何問題。

因為P-202在開工工況下，若產生軸向力失衡其方向指向葉輪背面，導致后端軸承、推力盤磨損，這與機泵磨損情況相矛盾。

b.開工工況對轉子軸向力平衡影響甚微，機泵軸向力失衡，并不是產生問題的最根本原因。

2.2 徑向力分析

（1）徑向力計算按徑向力經驗公式

式中：Q0——設計流量，68.9m3/h

Q——實際工作流量，37m3/h

H——泵的揚程，189m

B2——葉輪出口總寬度，15mm

D2——葉輪外徑，0.38m

γ——液體重度，0.877g/cm3

計算得徑向力Fr=2 420.399N

（2）計算石墨軸承摩擦產生的熱量

對于滑動軸承，一般u=0.01～0.02。我們取最小值u=0.01。摩擦力做功：

1秒轉的角度θ=ω×1=2πn=303.687rad；

則1秒摩擦力做功：W=3 307.7J

（3）計算摩擦力做功對介質的影響

不銹鋼軸套的比熱容c=500J/kg℃

則1秒摩擦力做功，導致軸套升高溫度：

開工過程，P-202入口壓力0.2MPa，溫度60℃，軸套達到120℃使介質汽化需要時間

2.3 故障分析結論

（1）苯塔進料泵P-202在入口壓力過低時，由于軸承、軸套摩擦生熱造成介質內輕組分汽化，汽化破壞潤滑油膜加劇了軸承、軸套的摩擦。

（2）介質汽化出現氣蝕，葉輪平衡孔處介質流動紊亂，從而產生指向吸入口方向的軸向力過大的問題。

3 解決方案

根據P-202的故障分析結論，車間采取了一系列改進措施，具體如下：

1）開工過程中首先使用N2將系統沖壓至0.48MPa，確保P-202軸套處介質無法氣化，從而保證機泵軸向力的平衡及徑向力產生的熱量及時帶出。

2）開工過程為P-202泵體內充注二乙苯，減少泵體內輕組分含量。

3）生產中嚴格控制工藝指標。

4）平穩操作，機泵入口過濾器定期清理避免堵塞。

4 實施效果

通過以上解決方案的實施及加強屏蔽泵的日常管理，P-202在運行過程中經歷兩次開工過程均未出現損壞，保證了裝置的順利開工，為裝置的安全平穩生產奠定了良好的基礎。

［1］ 余良儉.超低比轉速屏蔽泵軸承失效分析及力的平衡研究［J］.石油化工設備技術，2007，28，（5）：31-35.

Fault Analysis and Solving Method of High Temperature Separated Shield Pump

Yang Wen-xiang，Zhang Lei，Bing Hai-jun

In order to ensure the smooth operation of the pump，the P-202 of the high temperature separated shielded pump of the ethylbenzene plant of Lanzhou Petrochemical Company is running frequently.The radial force and axial force of the pump are analyzed in combination with the operating condition of the pump.，To identify the causes of failure，by adjusting the operating conditions，to take improvement measures，and ultimately achieve the purpose of smooth operation.

radial force；axial force；friction；cavitation；balance

TH38

B

1003-6490（2016）07-0092-02

2016-07-06

楊文祥（1982—），男，河北滄州人，助理工程師，主要從事煉化設備管理工作。