新鮮堿液補(bǔ)充泵故障分析及解決措施

李自鴻，孫小虎

(中國石油蘭州石化公司，甘肅 蘭州 730060)

1 設(shè)備概況

石化廠乙烯聯(lián)合車間裂解裝置112J/JA是一臺臥式高速離心泵，為壓縮崗位關(guān)鍵設(shè)備，設(shè)備型號GSF-F-2.5/230，電機(jī)轉(zhuǎn)速2930 r/min，高速軸轉(zhuǎn)速9924 r/min，生產(chǎn)廠家浙江蒼南泵業(yè)有限公司，介質(zhì)為20%新鮮堿液，該泵能否正常運(yùn)行直接影響石化廠的正常生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行，臥式高速離心泵112J/JA實(shí)物如圖1所示。近年來，該泵由于軸承損壞、機(jī)封泄露頻繁，檢修次數(shù)多，備件費(fèi)用高，給裝置的正常運(yùn)行帶來了很大的困擾。

圖1 臥式高速離心泵

2 故障現(xiàn)象

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在技術(shù)攻關(guān)前的一年中，該泵因?yàn)槊芊馐z修和軸承失效檢修頻次高達(dá)28次，具體檢修原因如表1所示。故障最嚴(yán)重時(shí)期幾乎每周就要檢修一次，每次拆下的機(jī)械密封失效形式主要表現(xiàn)為密封環(huán)出現(xiàn)熱裂、磨損等，同時(shí)結(jié)晶物較多，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)阻塞、彈簧斷裂情況均有出現(xiàn)。軸承失效的形式主要為保持架腐蝕變形、滾動體腐蝕出現(xiàn)麻點(diǎn)，以及滾道磨損等。影響裝置正常運(yùn)行的同時(shí)對備件也造成了極大的消耗。

表1 故障檢修原因統(tǒng)計(jì)

3 故障原因分析

為了解決此項(xiàng)技術(shù)難題，我們主要從齒輪的嚙合情況、軸的彎曲度、軸套端面垂直度、軸承的安裝間隙、機(jī)械密封裝配以及機(jī)泵對中找正等方面入手，通過排除法，最終發(fā)現(xiàn)了該泵存在以下幾點(diǎn)問題：

(1)高速軸軸承壓蓋與軸承外圈軸向間隙調(diào)整過大或過小。間隙過大造成高速軸徑向跳動和軸向竄動量大，進(jìn)而引起泵體振動大，加快機(jī)封的損壞；間隙過小造成軸承發(fā)熱嚴(yán)重，加快軸承的磨損[1]。

(2)軸套端面安裝O型密封圈處發(fā)生滲漏，介質(zhì)容易滲漏到軸承處，導(dǎo)致軸承腐蝕損壞及潤滑油變質(zhì)。軸套端面粗糙不平整，造成動靜環(huán)安裝端面與軸心線垂直度偏差過大，如圖2所示為測量動靜環(huán)安裝端面與軸心線的垂直度，進(jìn)而造成機(jī)封運(yùn)行周期的降低。

圖2 測量動靜環(huán)端面與軸心線垂直度

(3)將失效的機(jī)封拆解以后發(fā)現(xiàn)有彈簧彈力不均勻、自由高度不一致，以及多次出現(xiàn)彈簧斷裂等現(xiàn)象，如圖3所示，由此判斷彈簧經(jīng)過堿液腐蝕以后的機(jī)械性能達(dá)不到使用要求，彈簧的材質(zhì)需要改進(jìn)[2]。

圖3 受損彈簧圖片

(4)潤滑失效，該泵增速箱現(xiàn)使用的潤滑油為中國石油化工股份有限公司潤滑油分公司生產(chǎn)的長城牌4413號高速泵齒輪油，經(jīng)查該型號潤滑油的中和值為0.42 mgKOH/g，偏酸性，微量的堿性介質(zhì)一旦滲漏到增速箱，將與該潤滑油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成潤滑油失效進(jìn)而損壞軸承。

(5)將失效的機(jī)封逐一檢查，發(fā)現(xiàn)動靜環(huán)端面磨損嚴(yán)重，動環(huán)端面被磨出深槽，靜環(huán)工作面被磨平，如圖4，由此判斷機(jī)封的安裝壓縮量過大[3]。

圖4 失效的機(jī)封

(6)由于介質(zhì)20%新鮮堿液滲透力強(qiáng)，運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)檢漏口有堿液結(jié)晶出現(xiàn)，并且發(fā)現(xiàn)失效的機(jī)封補(bǔ)償機(jī)構(gòu)被結(jié)晶物堆滿、失去補(bǔ)償能力，由此判斷無密封沖洗系統(tǒng)造成備用泵介質(zhì)結(jié)晶，導(dǎo)致泵啟動時(shí)機(jī)封突然泄漏。

4 解決措施

(1)查閱技術(shù)資料后我們決定，通過調(diào)整軸承壓蓋密封墊片的厚度來保證高速軸軸承外圈與軸承壓蓋之間的軸向間隙為0.15 mm±0.05 mm，保證高速軸安裝機(jī)械密封處徑向跳動量0.04 mm、以及高速軸的軸向竄動量0.3 mm的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。

(2)對軸套端面安裝O型密封圈處內(nèi)側(cè)做倒角處理C1.5，如圖5所示，使O型密封圈安裝后部分嵌入軸套內(nèi)側(cè)倒角處，提高密封效果；并對軸套端面重新加工檢測，使端面垂直度達(dá)到0.02 mm，保證了動靜環(huán)安裝端面與軸心線垂直，延長機(jī)封的運(yùn)行周期[5]。

圖5 軸套倒角位置

(3)更新彈簧的材質(zhì)，將失效彈簧的現(xiàn)象與廠家技術(shù)人員交流后，將彈簧材質(zhì)由原來的316L改為現(xiàn)在的哈氏C系列彈簧，解決了彈簧經(jīng)堿液腐蝕后失效的問題。

(4)更換潤滑油，與生產(chǎn)車間技術(shù)員溝通決定，將以前使用的長城4413高速泵齒輪油更換為現(xiàn)在的46#汽輪機(jī)油作為該泵增速箱的潤滑油，46#汽輪機(jī)油主要參數(shù)為閃點(diǎn)228 ℃、粘度指數(shù)101、中和值0.19 mgKOH/g，有效解決了介質(zhì)與潤滑油發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成潤滑失效進(jìn)而損壞軸承的問題。