屏蔽泵的安裝運行與維護研究

馬文優

（謙信化工集團有限公司，廣東 江門 529081）

根據國家目前對企業安全環保工作的高標準、嚴要求，在易燃、易爆、劇毒、有腐蝕性及高低溫等流體介質的輸送過程中，屏蔽泵由于具有完全無泄漏、運轉平穩、噪音小、安全性高的優點，應用范圍越來越廣。屏蔽泵的不合理安裝和應用容易造成各類故障，影響屏蔽泵的正常運行，甚至危及安全生產工作。因此，加強對屏蔽泵的安裝及維護方面的研究工作，充分發揮屏蔽泵的應用優勢，確保其正常運行，為企業的生產服務，有重要的現實意義及經濟價值。

1 屏蔽泵的結構特點

屏蔽泵是將電動機與離心泵設計在一個密封耐壓容器中的流體輸送設備，被泵送的物料充滿容器，電機轉子與泵軸焊接成一個整體，葉輪與泵軸緊密連接，零部件數量少，結構緊湊簡單。

1.1 屏蔽泵的結構

（1）常用型基本結構：屏蔽泵輸送的物料主要在泵的出口管線按正常離心泵的工作原理進行輸送，泵出口處有小部分物料按特定的設計流道在前后軸承、軸套與推力盤之間以及電機轉子與定子屏蔽套之間的縫隙中定向流動，同時進行前后滑動軸承、軸套及推力盤的潤滑冷卻，也對電動機進行內循環冷卻。（2）高溫分離型結構：當物料的溫度較高時，采用高溫分離型結構，該結構需要對泵的夾套及自身循環液進行冷卻、絕熱或保溫。（3）逆向循環型結構：當輸送物料容易出現汽化現象時，采用此結構。（4）自吸型結構：有自動抽氣的功能，吸入端管道即使沒有充滿物料也能正常工作。（5）內部增壓型結構：在轉子軸后部有加壓副葉輪，可代替逆向循環型結構輸送易汽化物料。屏蔽泵的選型必須符合物料的特性要求，根據被輸送物料的不同性狀選用其結構型式。

1.2 屏蔽泵兩種型式的轉子軸

（1）實心轉子軸：需要對物料進行過濾、冷卻或保溫處理時，常采用外循環方式實心轉子軸的結構；（2）空心轉子軸：無需對物料進行處理時，常采用內循環方式空心轉子軸的結構。

1.3 屏蔽泵的內部受力情況

屏蔽泵葉輪的定向旋轉所產生的徑向力主要作用于前后軸承、軸套；軸向力主要由安裝在轉子軸前后部位的推力盤

與軸承進行平衡。當屏蔽泵處于啟動或停止狀態時，泵內的軸承、軸套、推力盤等滑動摩擦副部件會產生瞬時作用力。

1.4 屏蔽泵穩定高效運行的參數區域

有研究表明，當設計流量在5.5～1 200.0 m3/h、揚程在5.0～125.0 m、電機功率在0.55～160.00 kW時，配備4極電機的屏蔽泵運行穩定性比2極電機高；在相同制作條件下，大功率電機的屏蔽泵運行效率比小功率電機高。因此，只有對屏蔽泵的結構及性能特點有充分的認識，才能正確選用屏蔽泵。

2 屏蔽泵安裝運行故障的原因分析

在屏蔽泵的安裝運行過程中，也會出現一些故障，給生產工作造成一定的負面影響。本研究對其故障原因進行分析，分為3種。

2.1 泵方面的問題

（1）泵無法輸送物料，原因可能是泵的進出口管線有異物堵塞、汽蝕現象、物料黏度過大、進口管線以及泵頭處排氣不清或者電機缺相、反轉斷電等情況。（2）泵的運行流量或揚程偏小，主要原因可能是泵存在腐蝕、磨損情況，或泵管道有異物、阻力變大堵塞，或物料比例和黏度偏大、排氣不良、配管不合理等。

2.2 電機方面的問題

（1）軸承若出現發熱現象及磨損情況，主要原因可能是泵內部件的磨損超標或者出現腐蝕現象、實際流量超標致軸承的負荷過大、泵內循環不順暢、潤滑冷卻流量不足、內有雜質混入及異物堵塞、物料的黏度過大及泵排氣不良等，軸承裝配未達到應用標準也會對軸承運行造成較大影響，降低屏蔽泵的運行效率[1]。（2）電機運行電流過大，主要原因可能是泵的出口壓力過小、流量過大導致泵超過額定電流運行，或者是物料的黏度、比例過大所導致。（3）泵的電機不能正常啟動，應該考慮是否存在電源缺相或斷電、異物堵塞等情況。

2.3 泵運行過程中出現的噪音及振動問題

（1）泵噪音變大的原因可能是葉輪或相關部件的腐蝕、磨損導致的不平衡，或吸入口的阻力大、泵排氣不良導致氣體影響等情況。（2）泵振動的原因也有可能是葉輪或相關部件的腐蝕和磨損導致的不平衡、軸彎曲、異物堵塞、泵的吸入阻力大、配管不良、地腳螺栓出現松動等，因此，必須對屏蔽泵安裝運行的故障原因有深刻的認識，有計劃地做好預防維護及修復工作，減少或避免故障的出現，確保屏蔽泵高效運行。

3 屏蔽泵安裝運行與維護的主要對策

3.1 做好安裝的前期工作

為確保屏蔽泵在后期的安裝使用過程中達到最佳性能狀態，必須做好前期的安裝準備工作。經生產及工程實踐研究分析，需要從5個方面開展工作。（1）對屏蔽泵的工作原理、結構特點等設備資料的學習理解及熟練掌握。新設備的選型要合理正確，符合設備、工藝及電器設計的相關技術要求。首先，設備的參數應與選型要求的參數一致，其材質、流量、揚程、功率、轉速等應符合設備設計的規定；其次，物料的酸堿度、腐蝕狀況、溫度、黏度、比例等性能參數要符合工藝設計的規定；泵滿足NPSH值的要求，符合裝置的汽蝕余量NPSHa比泵的汽蝕余量NPSHr大0.6～1.0 M的規定；最后，屏蔽泵的防爆等級、防護等級、絕緣等級符合電器專業的相關規定。（2）屏蔽泵的質檢驗收工作：其銘牌參數齊全清晰，與要求的技術參數相符，泵體應符合設備規范設計，無碰撞凹陷變形現象，泵的進出管口法蘭選型正確、管口密封完好，外循環管線連接正常，油漆防腐符合規定，隨機配件備件與采購計劃相符。（3）屏蔽泵的保管存放工作：設備若暫時未用，應放在室內倉庫干燥陰涼處并做好標記，盡量避免在室外潮濕的地方存放，注意在保管時不要打開其外包裝，確保泵的進出口封堵完整。（4）屏蔽泵安裝現場的檢查工作：屏蔽泵即將安裝時，要對現場情況進行復查，設備基礎應平整、符合土建專業的規定，定位安裝尺寸與工程的設備基礎布置圖相符。（5）屏蔽泵的安裝搬運工作：在搬運過程中要注意避免碰撞滑落等不良現象，對功率大、質量大的屏蔽泵要借助相關機械動力設備進行搬運，要保證泵的吊裝位置正確無誤。若舊設備存在故障，要提前做好修復處理工作。只有前期的準備工作真正貫徹落實，才能為屏蔽泵在后期的安裝使用過程中達到最佳性能狀態提供良好的保障。

3.2 完善安裝配線工作

屏蔽泵的正確安裝與配線工作是其今后正常運行的基礎，這項工作必須依照經審驗合格的工程施工圖紙的要求進行。施工圖紙應該合理正確，有相關專業技術人員的會簽名單。在安裝過程中，仍需對安裝內容不斷進行改進、完善，對各個環節進行詳細分析。（1）安裝時要先在驗收合格的混凝土基礎上按正確的尺寸預埋好地腳螺絲，待地腳螺絲的灌漿料固化后，再將屏蔽泵機架與底座的緊固螺絲松開，將底座放在混凝土基礎的地腳螺絲上。（2）將地腳螺絲收緊后，復測底座的水平度并調校到合格標準，然后將底座及地腳螺絲的空隙位進行二次灌漿處理，待灌漿料固化后驗收，合格后將底座表面的雜物清理干凈，再將屏蔽泵的機架安裝在底座上，將底座的連接螺母及彈簧墊片緊固[2]。（3）在屏蔽泵的定位安裝過程中，要避免出現地腳螺絲以及底座松動的現象，否則容易導致屏蔽泵在生產運行中出現較大的故障[2]。（4）在屏蔽泵的實際配管線安裝中，要嚴格執行施工圖紙的配管要求，有利于屏蔽泵運行前的灌泵排氣工作。以泵的進出管口法蘭面為基準進行配管，管線的水平度、垂直度檢測必須達標。首先，配管前要對管道、管件內的雜物進行全面清理，將無污染物的干凈密封墊圈安裝在法蘭密封面上并進行緊固。要避免雜物沒有清理干凈造成的管道堵塞，影響后期屏蔽泵的正常運轉。其次，用同樣的方式對屏蔽泵水套以及熱交換器的管路進行安裝、緊固。最后，在屏蔽泵入口處需安裝相應的介質物料過濾器，采用40～80目籃式過濾器進行物料的過濾處理，對屏蔽泵的正常穩定運行有良好的保障作用。

3.3 強化屏蔽泵的運行

3.3.1 試運行工作

3.3.1.1 屏蔽泵保護電流及出口壓力值的控制設定

設定屏蔽泵的過電流lg的保護定值和空載電流lk1的保護定值。在屏蔽泵安裝工作完成后、計劃投入運行前，為避免屏蔽泵在運行過程中可能出現的極端狀況而造成的損壞，要求電器人員對其開展過電流lg的保護設定和空載電流lk1的保護設定工作。相關參數的設定要求科學準確，既能確保生產的正常運行，又能對屏蔽泵的極端運行狀況有安全防護作用。

屏蔽泵電機的運行電流保護定值計算公式設定為：式中：lk代表電機允許的最大電流，ln代表電機標準的額定電流值，lfk代表電機最大負載電流，lf代表泵額定流量下的電機電流，lg代表過載電流的保護設定值，要求符合lk＞lg＞lfk。

空載保護定值公式為：

式中：l0代表屏蔽泵試驗測定的空載電流值，lb代表在屏蔽泵出口關閉狀態下的現場電機電流值。

通過對lg及lk1參數的正確設定，要求工作人員按照具體設定參數的要求設置好電器保護元件，對屏蔽泵進行科學的電控保護工作，使屏蔽泵的安裝工作能同時滿足電儀專業的要求。

在生產工藝要求對屏蔽泵的出口壓力值實施控制設定的情況下，必須同時考慮入口壓力值變動時對其造成的影響。

3.3.1.2 屏蔽泵的充液排氣工作

屏蔽泵在起動前必須進行充液排氣工作，要明確具體的順序，確保操作正確。（1）通常情況下，應先關閉泵的出口閥門以及逆向循環管閥門，隨后打開泵的吸入口閥門，通過屏蔽泵配備的排氣閥門進行排氣，或者通過開啟逆向循環管路的出口閥門進行排氣操作。排氣操作要重復，確保將泵內的氣體排清。在氣體排出過程中，當存在危險物料時，排氣閥要安裝軟管進行排氣，注意軟管出口的安全情況，避免危險物料排放射向現場工作人員而造成危害。屏蔽泵排氣完成后可投入試運行。（2）大功率屏蔽泵的充液排氣方法。當電機功率在75.00 kW以上時，屏蔽泵的啟動排氣方法如下：首次通電時間保持0.5 s，隨后停5 min；再次進行通電，時間仍然為0.5 s，再停5 min。上述過程重復3～5次才可以持續通電運行。

3.3.1.3 屏蔽泵輔助管線的冷卻水溫度及流量的控制

（1）屏蔽泵夾套的冷卻水溫度要求控制在36 ℃以下。（2）冷卻水流量必須依照屏蔽泵說明書的標準確定，因為夾套冷卻與泵配熱交換器的用水量均有不同的要求。（3）對物料運行溫度較高的離心泵，在做好冷卻工作的同時，必須對外露的設備及連接的管道部分做好保溫或隔熱措施。

3.3.1.4 屏蔽泵的預熱工作

當屏蔽泵輸送熱油或熱水等高溫物料時，還需運用100 ℃以下的物料或熱水進行預熱，要將泵體溫升速度控制在50～150 ℃/h，否則容易損壞設備部件。整體預熱完成后再進行泵的預熱運行，備用泵在切換前也需要進行預熱工作。

3.3.1.5 屏蔽泵從試運行到正常運行的過程

（1）關閥泵排出口端的閥門。（2）打開泵吸入口端的閥門。（3）將泵內循環的旁路管線閥門或逆向循環管線閥門打開。（4）確保泵內排氣完成后，將電源接通，使泵投入正常運轉工作。

3.3.2 屏蔽泵的正常運行

屏蔽泵進入正常運轉后，要緩慢打開泵排出口的閥門，調整到工藝要求的流量及揚程。

3.3.3 屏蔽泵的停機工作

（1）關閉出口管路閥門，按下“停止”按鈕，使電機停轉（為防止誤操作引起的意外啟動，設備停用時要將控制回路的旋轉按鈕撥到“停止”位置）。（2）關閉出口壓力表及吸入管路的閥門。（3）當環境溫度低于物料的凝固點時，要放凈泵內的物料，以防凍裂。（4）若是長時間停用的泵，除了將泵內的腐蝕性物料放凈外，還要用清水沖洗干凈；或者將泵拆下清潔后重新安裝好，將泵的進出口封閉并妥善保管。

3.4 優化維護檢查工作

屏蔽泵在生產運行中的維護檢查工作主要分兩部分：日常運行檢查以及故障修復處理。

3.4.1 日常運行檢查

為確保屏蔽泵的長期穩定運轉、提高屏蔽泵的運行效率，必須加強其日常運行檢查工作。主要內容是：（1）屏蔽泵的進出口法蘭及底座、機架等連接處的螺栓應保持緊固狀態，防止出現松動現象；若存在松動的螺栓，必需將其緊固。（2）保證電機的運行電流在額定電流范圍內。（3）泵的流量、揚程、功率符合設計規定，運轉聲音平穩、溫度恒定、振動速度不超過3.0 mm/s、噪音水平在正常工況下不超過85 dBa（1 m處測定）。（4）檢測內循環或旁路管線、逆向循環管線的運行流量符合設計值要求。（5）依照ISO1940關于動平衡的標準要求，葉輪達到G6.3級，轉子軸達到G2.5級的水平。（6）屏蔽泵的運行監視器TRG（機械式）/TMG（電子式）顯示區域在正常范圍內。

3.4.2 故障修復處理

故障修復處理工作分3個方面，并且必須依據屏蔽泵相關型號的結構圖或分解圖進行裝配。在進行故障修復之前，必要時還需要熟悉相關圖紙資料或對維修人員進行現場技術培訓。

3.4.2.1 屏蔽泵部件的分離拆解

維修人員要熟悉和了解屏蔽泵內部結構。（1）關閉泵的進出口及輔助管路的閥門。（2）排清泵內液體：先將泵頭的排泄閥門打開，小心開啟排氣閥，加速排清泵內物料。（3）排清輔助管路的液體，確保工作人員對屏蔽泵開展檢查處理工作的安全性[3]。（4）將循環管及換熱器拆下來。（5）在泵體處墊好墊木，保障管道的質量，松開其相關連接螺絲，將屏蔽泵的葉輪及電機部分與泵體、底座分離。（6）根據各類屏蔽泵的結構情況，逐步拆下葉輪鎖緊螺母、止推墊片、葉輪、后端蓋、前后軸承、軸套、推力盤、轉子軸等零部件。（7）拆解過程中要注意不要碰傷轉子軸及屏蔽套，避免零部件的遺失、損壞，并重視對泵內殘液的收集處理。（8）對于拆解下來的零部件，必須仔細清理并分類存放在干凈的工具盒、木板或檢修專用墊布上，以便下一步對零部件開展檢測、修復工作。

3.4.2.2 屏蔽泵零部件的檢測、更換或修復

用測量工具對葉輪、轉子軸及拆解下來的其他屏蔽泵零部件尺寸進行檢測記錄，對其間隙、使用情況、公差配合、磨損狀況等進行評估，決定是否進行更換或修復處理。（1）軸承內徑及總長度：其磨損程度不得超過該型號軸承的極限數據要求。（2）軸套及推力盤：檢查其磨損及腐蝕狀況，并決定是否需要更換。（3）循環管及過濾器：檢查其是否堵塞，是否需清理、疏通或更換；（4）屏蔽泵零部件的修復工作：加強對激光熔覆技術的應用，對泵軸、葉輪等零件進行修復，使其恢復到正常的性能狀態。該技術的冷卻速度較快，涂層稀釋率較低，在應用過程中熔覆層厚度范圍較大，通常在0.2～2.0 mm，可以降低更換設備零部件的成本。屏蔽泵轉子軸前后軸徑部位在運行中容易出現磨損超標的情況，采用激光熔覆的修復方式代替更換新軸處理，可以節省60%～70%的轉子部件費用。

3.4.2.3 屏蔽泵部件的組裝

按屏蔽泵解體的逆順序，必須根據屏蔽泵的結構、裝配尺寸等技術參數要求以及潔凈裝配與熱裝配相結合的方式進行組裝。屏蔽泵的電機功率通常在22.00 kW以下，如需要對過盈配合的零部件進行熱裝，熱源溫度控制在95～100 ℃，加熱時間為20～30 min，基本上能滿足裝配要求。組裝過程中要注意：（1）檢測前后零件的尺寸、形狀結構、材質應一致。（2）軸承、推力盤的接觸端面不要反裝。（3）軸承、軸套、推力盤的磨損檢測值若在標準值范圍內，仍可繼續使用。（4）止推墊片、轉子軸的銷鍵等易損件每次檢修拆下原則上要更換。（5）零部件組裝工作全部完成后，要對葉輪前后的軸向間隙數值進行測量比對，確保滿足標準數據的要求，否則要用調整墊片進行調整。

4 結語

要做好屏蔽泵的安裝運行與維護工作，相關人員在日常工作中必須熟悉屏蔽泵的工作原理及結構特點，明白屏蔽泵故障的產生原因，重視屏蔽泵的前期安裝檢查工作，按規范要求安裝布置設備及工藝管線。在屏蔽泵的使用過程中，相關人員要認真做好運行檢查監測及設備的故障修復處理工作，確保屏蔽泵長期高效穩定運行，降低其維護費用，為企業的正常生產作出貢獻。