多級離心式工藝水泵出口流量不足原因分析和處理

艾 舉，陳太康

（海洋石油富島有限公司，海南東方 572600）

1 設(shè)備簡介

海油建滔化工有限公司年產(chǎn)60 萬噸甲醇裝置采用德國LURGI 工藝，以高含CO2、N2的天然氣為原料生產(chǎn)甲醇，該裝置精餾塔產(chǎn)生的工藝水由工藝水泵P03004A/B 輸送到中壓工藝鍋爐，用于產(chǎn)生工藝蒸汽。因精餾塔產(chǎn)生的所有的工藝冷凝液不必外輸，在裝置內(nèi)完全用作中壓工藝鍋爐給水，用于產(chǎn)生工藝蒸汽，提高了整套裝置的總體經(jīng)濟性，并節(jié)省了用于水處理的化學(xué)藥品，也提高了整套裝置的環(huán)保性。

工藝水泵P03004A/B 為多級離心式泵，共有14級葉輪，由大連蘇爾壽有限公司制造，采用電機驅(qū)動，主要性能如下表1：

2 故障現(xiàn)象

2017年8月，年產(chǎn)60萬噸甲醇裝置工藝水泵P03004B 出現(xiàn)出口壓力低、流量不足的現(xiàn)象，該泵在當時工況下，正常工作時的出口壓力為5.1MPa，流量約為13.5t/h，驅(qū)動電機電流為95A，而當時，該泵的出口壓力僅有4.0MPa，流量約為12t/h，驅(qū)動電機電流為110A，泵體振動、溫度正常，軸端密封無明顯泄漏。因工藝水泵P03004B 出口壓力和流量不足，該泵已經(jīng)無法滿足工藝使用要求。

3 原因分析

工藝水泵P03004B 在運行過程中出現(xiàn)的主要問題是出口壓力和流量低于正常值，造成多級離心泵出口壓力和流量低的主要原因有：①入口壓力不足；②入口濾網(wǎng)堵塞；③軸端密封泄露；④泵體內(nèi)部口環(huán)脫落；⑤泵體內(nèi)部摩擦嚴重；⑥葉輪或殼體損壞；⑦驅(qū)動電機故障等。

根據(jù)可能的原因，檢修人員對設(shè)備進行排查，檢查工藝水泵P03004B 入口壓力正常，入口濾網(wǎng)清洗干凈，無堵塞；軸端密封無明顯泄漏，設(shè)備盤車靈活，無卡澀，轉(zhuǎn)子與定子之間無摩擦，電機單試正常。結(jié)合工藝水泵P03004B 在運行時驅(qū)動電機電流高于正常運行時電流的現(xiàn)象，說明此時P03004B泵消耗的能量大于正常運行時消耗的能量，在無其他外部故障的情況下，泵做功也應(yīng)多于正常運行時，但出口壓力和流量卻小于正常值，輸出的能量減少，據(jù)此分析，認為泵體內(nèi)部存在高壓側(cè)介質(zhì)回流到低壓側(cè)的現(xiàn)象，從而造成泵體出口壓力低和流量不足，根據(jù)以上分析，決定對工藝水泵P03004B進行整體拆卸檢查。

通過對工藝水泵P03004B 的解體檢查，發(fā)現(xiàn)：

1）位于高壓側(cè)軸端的平衡轂表面嚴重腐蝕，最大腐蝕深度9mm，平衡轂直徑55mm，腐蝕寬度29mm，總寬度51mm，腐蝕長度達到總圓周長度的4/5。如圖1所示。

圖1 平衡轂腐蝕情況

2）第14 級（末級）導(dǎo)葉端面整體腐蝕脫落，第12 級、第13級導(dǎo)葉嚴重腐蝕失效。如圖2所示。

圖2 第14級（末級）導(dǎo)葉端面整體腐蝕脫落

3）第14 級泵殼端面多處腐蝕穿孔，最大穿孔尺寸為30mm×20mm，第12級、第13級泵殼端面腐蝕出現(xiàn)較深凹坑，除前4級泵殼外，其他各級泵殼端面也有不同程度的腐蝕，泵殼安裝位置壓力越高，腐蝕越嚴重。如圖3所示。

圖3 第14級泵殼端面多處腐蝕穿孔

4）葉輪與軸無明顯缺陷，泵體兩端封頭、軸承座完好，各位置配合尺寸符合要求。

通過對工藝水泵P03004B 的解體檢查，發(fā)現(xiàn)造成工藝水泵P03004B 出口壓力低、流量不足的根本原因是：第12、13、14級導(dǎo)葉嚴重腐蝕失效，第14級泵殼端面腐蝕穿孔，導(dǎo)致這三級葉輪無法起到提高介質(zhì)流量和壓力的作用，而真正能夠做功的葉輪只有前邊11級，從而造成了工藝水泵P03004B 在電機電流高出正常值的情況下，出口壓力和流量依然無法滿足工藝使用需求。

4 處理措施

工藝水泵P03004A/B 作為60萬噸甲醇裝置主流程上重要的兩臺多級離心泵，對裝置的穩(wěn)定運行起著非常重要的作用，在P03004B 泵無法正常使用的情況下，如果P03004A 發(fā)生故障，裝置就將被迫停車。因P03004B 無法正常使用，工藝水泵由一開一備變成了單泵運行，對裝置的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生巨大的隱患，因此，在P03004B 泵無備用泵可換的情況下，需要對其盡快進行修復(fù)，使其恢復(fù)性能。

根據(jù)拆卸檢查情況和設(shè)備備件情況，對設(shè)備進行如下修復(fù)：

1）對于腐蝕失效的葉輪導(dǎo)葉，以及機封、軸承，和其他輔助密封件，更換新備件；

2）軸、葉輪、軸承座，以及泵體兩側(cè)封頭，外觀檢查良好，尺寸符合要求，無明顯缺陷，繼續(xù)使用；

3）對14級泵殼進行測繪，將腐蝕嚴重的泵殼端面用車床車除，按照切口尺寸及泵殼端面厚度，選用10mm 厚度304不銹鋼板，加工成新的泵殼端面，使用氬弧焊、不銹鋼焊條進行焊接，待焊接后泵殼冷卻后，在車床上去除焊接高點，加工泵殼口環(huán)安裝孔，使用黃銅加工泵殼口環(huán)，安裝在泵殼上。如圖4所示；

圖4 修復(fù)后第14級泵殼

4）對第12、13級泵殼端面腐蝕點進行打磨，使用氬弧焊進行補焊，增加腐蝕點強度，防止回裝后短時間內(nèi)發(fā)生腐蝕穿孔。因焊接熱影響，進行局部補強焊接的第12、13級泵殼口環(huán)發(fā)生變形，為保證口環(huán)的配合尺寸，將12、13級泵殼原有的口環(huán)拆除，在車床上將口環(huán)安裝孔車圓，然后根據(jù)車床加工的口環(huán)安裝孔尺寸，使用黃銅加工新的口環(huán)，進行回裝；如圖5所示；

圖5 修復(fù)后第13級泵殼

5）對于其他各級腐蝕不嚴重的泵殼端面，在確認不影響使用后，未做處理。

經(jīng)過以上步驟修復(fù)后，對工藝水泵P03004B 進行回裝、試車，設(shè)備一次開車成功，振動、溫度正常，出口壓力、流量均符合工藝要求，驅(qū)動電機電流降低到90A，較P03004A泵電流值低5A，說明修復(fù)后的P03004B 泵效率高于P03004A泵，修復(fù)后的P03004B 泵已能夠滿足工藝使用要求，此次多級離心式工藝水泵修復(fù)工作取得成功。

5 結(jié)語

工藝水泵P03004B 在長期運行中，受到高壓介質(zhì)的不斷沖刷腐蝕，造成高壓側(cè)幾級泵殼和導(dǎo)葉受到嚴重損壞，造成設(shè)備出口流量不足，無法滿足工藝正常使用要求。為使該泵盡快恢復(fù)性能，并投入使用，在泵殼無備件更換的情況下，檢修人員根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作原理，合理制定修復(fù)方案，成功完成了泵殼的修復(fù)工作，使設(shè)備在短時間內(nèi)恢復(fù)性能，重新投入生產(chǎn)使用，為整套裝置的安全穩(wěn)定運行提供了堅實、可靠的保障。