淺談化工用高壓柱塞泵的常見故障分析和處理改進

摘? 要：柱塞泵是石油化工領域很常見的設備，廣泛應用于注水、加氫、加藥等領域。雖然其穩定運行區較寬，抗擾動能力較強。但泵在實際運行過程中仍然會出現很多問題，很大的影響了裝置的穩定運行。 所以柱塞泵的長周期運行穩定顯得迫在眉睫與非常必要。本文主要針對化工用高壓柱塞泵的常見故障進行一些分析和研究。

關鍵詞：柱塞泵?? 化工用??? 故障分析

一、柱塞泵的工作原理

柱塞泵主要由動力端、聯軸器、泵頭、吸入單向閥組、排出單向閥組、柱塞、填料函組件等組成。當柱塞向后止點移動時，將吸入單向閥打開，液體被吸入;當柱塞向前止點移動時，此時吸入單向閥組關閉，排出單向閥組打開，液體被排出泵體外，使泵達到吸排液體的目的。根據柱塞的數量，柱塞泵命名可分為柱塞泵、三柱塞泵和五柱塞泵等。

二、化工用高壓柱塞泵的常見故障及分析

化工用高壓柱塞泵運行情況不理想時，常會出現以下問題：填料磨損嚴重，不能有效密封;柱塞有拉痕，磨損嚴重;導向銅套磨損嚴重，偏磨明顯等現象。

針對上述常見故障及泵的結構和實際使用情況，分析原因如下

1.泵總體結構設計水平不高：

①柱塞泵用在的20～40MPa工作環境中，整機結構過于緊湊，填料函長度過短，局促的空間設計還造成調節填料松緊空間非常有限，有效密封長度太低，不利于松緊填料操作。固定比壓下，僅靠彈簧固定預設的預緊力調節填料和柱塞的密封，在高的線速度的多次往復運動磨損后，很快會發生密封失效。這種結構國內僅用于清水、低壓環境。勉強用于間歇運行的工況，不適合應用在長周期、連續運行的石油化工系統里。

2. 柱塞不對中問題

①動力端設計富余量小，連桿本身就有不對中跳動的風險，這樣泵的動力端在最原始、最根本的動力輸出時就發生了問題。

②柱塞和動力端是軟連接的，存在一定的不對中性。而且軟連接的鎖緊螺栓，在往復運行過程中容易發生松動。

③原柱塞頭是平頭設計，此種設計的缺點就是柱塞不能自動對心，如果柱塞中心線得不到保證，柱塞在安裝后就將產生偏斜，對密封造成偏磨，影響填料使用壽命。而圓頭柱塞則會避免了這些問題。

填料函體組件不對中設計必然導致隨后的制造過程也按照不對稱設計來進行，這種設計和制造一般只用于民用和間斷運行的低壓環境中，在這種惡劣的化工連續運行的環境中，技術上就不允許，實踐也證明是失敗的。填料函體軸向長度比正常設計的高壓往復泵的減少了接近一半，這種設計導致如下問題：有效導向長度嚴重不足，加上上述的不對中設計，柱塞不對中擺動造成磨損、甚至撞擊，最終導致填料密封副失效。

3、支撐問題

填料函本身沒有支撐機構，但是往往這種流量大、壓力高的現場關鍵設備，是必須要有填料函支撐機構的。長期的往復脈動就可能發生松動、偏心現象。

4、沖洗水問題

填料函不具備冷卻水沖洗裝置，這是不科學的。因為柱塞長時間的往復運動會產生大量的熱能，沒有沖洗水的冷卻是很影響柱塞和填料的壽命。而且介質里含有的顆粒物不能被沖洗水沖走的話，也很容易積累在柱塞表面，也是很影響柱塞和填料的壽命。所以沖洗水是很必要的！

5、填料問題

填料材質為碳素纖維盤根，此種材料理論壓力僅為30MPa，實際上不一定能達到，可能不適應實際工況，所以造成高壓狀態下產生變化。

三、化工用高壓柱塞泵的常見故障處理和改造升級

鑒于以上故障分析，可以做以下故障處理和改造升級。

該改造方案有如下優點：

1、柱塞形式：平頭柱塞改成球頭柱塞。球頭柱塞有利于柱塞運行中的自動找正，防止了柱塞偏心運動時，平頭處被卡死。

2、柱塞表面采用噴焊鎳基合金，表面硬度HRC>60，更加耐磨。

3、柱塞與連桿連接處：將原來的形式，改成球面墊和哈夫環的緊固連接形式，確保了柱塞和連桿的對中度。

4、通過接入外沖洗水（0.5m3/h，0.3MPa），循環沖洗帶走填料函中的熱量和細微顆粒，有利于填料函的內部環境穩定。

5、填料：改成耐高壓填料（可耐壓40MPa），且規格尺寸加大至12*12。

通過這些故障處理和改造升級，可較好的改變文中所述的一些高壓柱塞泵常見故障，為有利于泵的長周期穩定運行。

四、結束語

隨著化工領域的不斷發展，對高壓柱塞泵的使用也越來越頻繁，泵故障排除和問題解決受到了化工企業的廣泛關注。在本文章的研究和論述中，筆者就化工用柱塞泵的常見問題進行了淺談和分析，以期望通過本文章的分析和論述來推動我國高壓柱塞泵使用的發展。

參考文獻

[1]沈雪梅. 往復泵設計手冊[M]. 北京： 機械工業出版社，1987.

[2]全國泵標準化技術委員會.GB/T9234-2008 機動往復泵[S].北京：中國標準出版社，2009.

作者簡介 張杰（1987.5.24），男，漢族，皖六安市，工程師，本科，研究方向 容積泵設計研發