高壓注水泵常見故障分析及解決措施

宛樂征

摘 要：高壓注水泵是裝置的關鍵設備。如發生故障會導致高壓空冷注水中斷，極大影響裝置的安全運行。本文通過對運行過程中彈簧斷裂，注水量下降，管線震動大，聲音異響等常見問題進行分析，并提出相應的解決措施。

關鍵詞：彈簧斷裂;注水量下降;管線震動大

高壓注水泵型號為：PTO190-130*205，由意大利PREONI泵業有限公司制造，采用三柱塞結構。曲軸箱潤滑采用強制潤滑，減速箱為飛濺潤滑方式。填料采用除鹽水冷卻方式，泵設計壓力17.8MPa，最大流量44Nm3/h。主要以連續注水的方式注入渣油加氫高壓空冷入口以溶解銨鹽，防止銨鹽結晶堵塞管束，對生產造成不利影響。

1 注水泵故障情況

注水泵在運行過程中的常規故障是彈簧斷裂，注水量下降，聲音異常，管線振動大。其中又以彈簧斷裂占整個故障率的一半以上。

2 故障分析及措施

2.1 彈簧斷裂

①閥體變形。圓柱凸臺的作用是為了確保彈簧不被過量壓縮。正常彈簧的壓縮量為13mm，但由于在拆卸的過程中閥片受到常年累月的撞擊，會造成閥片與凸臺間隙出現變化。當閥體軸向出現磨損時，彈簧為了彌補間隙會增大壓縮量。長期在此工況下運行，會降低彈簧使用壽命。當閥體徑向出現磨損時，彈簧的運動軌跡由最初的單一上下運動變為上下左右搖動，作用形態的變化也會降低使用壽命;②安裝方法簡單粗暴。根據注水泵原廠模具判斷：液力端閥及閥片是通過整體安裝。中間體與兩側閥體為過盈配合并保持一定同心度，閥體在地面安裝完成后，再通過套筒送入缸體內。但在實際安裝過程中，由于現場條件限制，通常是將入口閥體送入缸體后，再將中間體和出口閥送入缸體，通過敲擊的方式進行安裝。此種方法安裝后，可能會造成同心度出現變化，彈簧及閥片在工作時受力出現變化。在運行過程中會加劇彈簧磨損。

2.2 運行過程中注水量下降

①彈簧斷裂。當運行過程中彈簧斷裂，斷裂彈簧卡在閥片處，造成閥片壓縮不嚴，會引起注水量突然下降。出口流量不均勻運行會造成管線震動，進而傳遞至曲軸箱及減速箱側，對設備安全運行造成較大影響;②閥片斷裂。在柱塞長期往復運行期間，會造成閥片及閥座磨損。當閥片出現裂紋時，會造成注水量緩慢下降，并伴隨震動加大，由于故障現象不明顯，巡檢期間不易發現，需要在機泵檢修期間，重點關注閥片運行狀態;③柱塞斷裂。a高壓注水泵密封是通過螺紋及半卡環連接，通過柱塞桿傳遞拉應力帶動柱塞運動。當柱塞裝配間隙調整不當會產生附加拉應力，造成柱塞在往復運動過程中承受沖擊力增大。因此合理的裝配配合可以使作用在柱塞根部的應力降低，避免因松動造成附加應力;b柱塞在往復運行過程中起破壞作用的是拉應力。填料壓蓋過緊會導致柱塞表面與填料及隔圈摩擦增大，易引起柱塞拉毛。填料密封不同心，將導致柱塞軌跡偏移，運動時就會與填料襯套摩擦，降低柱塞使用壽命。因此在日常維修期間，要及時調節填料壓蓋松緊度;維修過程中不斷盤車，防止拉應力過大，影響設備正常運行。

2.3 安全閥故障失效

高壓注水泵流體介質是除氧水混合分餾塔頂凝結水，通過采樣分析：硫化物為450mg/L，氯化物為15mg/L，氨氮含量為7.6mg/L。因此會存在濕硫化氫腐蝕及氯離子腐蝕情況的出現。而該彈簧的介質是60crva，它是一種含碳量為0.50%～0.64%的合金鋼，具有較大的屈服強度及抗疲勞強度及足夠的韌性和塑性。但抗濕硫化氫腐蝕及氯離子腐蝕性能較差，暴露在高濃度硫化物環境下易破壞金屬表面保護膜，銹蝕母體。因此在今后的使用過程中建議采用外夾套波紋管式彈簧安全閥代替，以降低硫化物對彈簧影響，延長使用壽命。

2.4 管線振動

振動的基本形式有三種：自由振動，受迫振動和自激振動。自由振動是一種依靠彈性系統的彈性力維持的振動;受迫振動是系統在外力的作用下引起的振動;自激振動其維持振動的力產生于其振動本身。注水泵往復運動的工作方式會引起流體的壓力脈動，當流體的振動頻率與管線的固有頻率相同時，就會引起管線產生共振。

①入口管線振動。裝置內兩臺注水泵入口管線采用并聯連接，當一臺泵運行，另一臺泵入口管線被帶動從而導致大幅波動。因此通過致力于改變入口管線的壓力脈動頻率來降低振動。a清理入口管線過濾器，降低濾網目數;b提升注水泵前緩沖罐的操作壓力;c逐漸減小入口管線手閥開度，將出入口管線導淋聯通。通過嘗試以上措施，現已基本解決入口管線振動問題;②出口管線振動。當出口管線振動并伴隨流量波動時，應重點檢查出口蓄能器運行狀態并檢查蓄能器皮囊是否有破裂的情況。另外通過對皮囊充氮，檢查有無慢撒氣及壓力下降的情況。

3 維修策略及建議

①彈簧連續運行滿3個月應定期切換;②柱塞及哈佛頭運行滿6個月應著色檢查;運行滿18個月強制更換，柱塞修復，哈佛頭更換;③潤滑油濾芯、填料、骨架密封運行滿12個月強制更換;④密封膠圈運行滿6個月定期更換;⑤每三個月檢查一次出口蓄能器皮囊壓力，皮囊使用滿12個月定期更換。

4 結論

①針對彈簧斷裂問題要重點檢查閥體有無破損，閥體與中心體同心度是否合適;②注水量下降可以通過檢查彈簧、閥片、柱塞、安全閥運行狀態作出初步判斷;③選用內帶波紋管保護的安全閥，可以大幅提高設備的使用壽命;④針對注水泵出入口管線振動的問題，可以通過改變管線內流體的振動頻率來實現。

參考文獻：

[1]劉福，季東.高壓往復泵柱塞斷裂故障原因分析及解決方案[J].科技博覽，2013（25）：68.