真空液環泵卡停原因分析及處理

丁德江 陳浩 于英 張艷全 韓金瑞

（中國石油獨山子石化公司設備檢修公司，新疆獨山子，833699）

引言

某裝置真空液環泵是利用液環壓縮機原理，通過兩級葉輪作用，利用乙苯形成液環，對生產所需要的苯乙烯蒸汽進行抽離，主要作用是將反應器內的苯乙烯蒸汽進行及時的抽離，保持系統負壓，確保物料進行有效反應。該泵出現故障將影響物料正常反應，導致無法生產合格產品，因此必須確保該泵安全穩定長周期運行。

1 真空液環泵設備及工藝簡介

1.1 真空液環泵主要運行參數

某車間聚苯乙烯裝置真空液環泵為兩級液環壓縮泵，工作液為乙苯，輸送介質為苯乙烯蒸汽。設備其本參數如表1所示：

表1 設備參數

1.2 真空液環泵工藝簡介

某裝置兩條生產線有兩套真空包系統，每個真空包系統有一臺真空泵，兩臺真空風機。反應器內物料反應會產生苯乙烯蒸汽，為保證正常反應產出合格聚苯乙烯，反應器內應保持負壓，該工藝由真空系統來完成，由液環泵進行初次抽離，然后送至一級真空風機和二級真空風機，共同作用達到滿足物料反應的工藝真空度。

2 設備運行狀態及故障現象

2.1 設備介紹

某廠某裝置共有兩臺液環真空泵，真空液環泵共有兩級葉輪，采用雙端支撐，由電動機驅動，兩端各有一個博格曼機械密封，利用乙苯作為工作液，主要對苯乙烯蒸汽氣體進行抽離，保障系統真空度。內部結構如下所示

圖1 液環泵結構圖

2.2 故障現象

該泵于xx年10月水運試機正常，11月下旬投料試運行B泵于夜間出現卡停，現場盤不動車，立即進行搶修，在拆檢過程中同日A泵同樣出現卡停，無法啟動，立即進行搶修。

3 液環泵拆檢情況及卡停原因分析

3.1 液環泵拆檢情況

對兩臺液環泵進行檢修解體檢查，在拆檢過程中發現兩臺液環泵兩端軸承完好盤轉正常（圖2、圖3）。葉輪端面與隔板均有摩擦痕跡（圖4、圖5）

圖2 定位端軸承

圖3 非定位端軸承

圖4 A泵葉輪端面

圖5 B泵葉輪端面

3.2 液環泵卡停原因分析

根據拆檢情況發現葉輪與端板產生摩擦咬死是液環泵卡停的直接原因，葉輪如何與端板產生接觸摩擦并咬死需進一步分析。

3.2.1 材質缺陷因素檢查

因某裝置介質內含有一定量的氯離子，對金屬材料有較強的腐蝕性，所以設備購置對材料進行了明確要求，需要耐氯離子腐蝕較好的316不銹鋼，不銹鋼材質接觸摩擦時易產生積瘤并逐漸增大，并最終導致咬合卡死，所以要保證葉輪軸向定位，不能有偏斜，且與端板保持足夠的間隙，零部件材質不能有氣孔、裂紋及剝落等缺陷，對零部件檢查表面光滑，未見剝落等材質缺陷。

3.2.2 尺寸數據因素檢查

對機械數據進行測量檢查，考慮軸彎曲影響對軸進行跳動檢查，軸跳動0.01mm，在標準范圍內。測量二級葉輪間隔環內高100.52mm，一級葉輪間隔環內高200.55mm，實測葉輪高度與間隔環高度差0.50mm，打表檢查葉輪與隔板總竄量0.38mm，廠方告知技術數據間隔環與葉輪總間隙0.5mm左右，一二級總竄量0.4左右，數據一致，但是實測軸向總竄量為0.38mm，單邊不足0.2mm，間隙過小，同時考慮隔板和間隔環的垂直度、平行度加工誤差影響，實際運行葉輪與隔板間隙過小，有些許異物都會導致摩擦起瘤卡死，同時還需考慮金屬材質、結構的熱脹冷縮系數影響，可確定為故障原因之一。

圖6 A泵葉輪端面

圖7 A泵葉輪端面

3.2.3 設計參數因素檢查

查閱設備資料，設備性能參數滿足工藝要求，排除設備超負荷運行軸向力過大引起軸竄動可能性，但是發現設備工作環境設計參數與實際工作環境不符，設計工作溫度為-20℃-40℃，而實際工況冬季環境氣溫低溫時可達到-35℃，超過設計值，熱脹冷縮與溫度成一定 的線性關系，所以溫度越低，冷縮越大，間隙越小，結合尺寸檢查數據，測量有間隙但還是出現碰磨咬死現象，且卡停故障均發生在低溫時段，可確定為兩臺液環泵均發生卡停的根本原因是設計環境參數不滿足實際環境要求，未考慮熱脹冷縮余量或預留余量不足，是導致真空液環泵無法正常運行的根本原因。

圖8 設備資料設備工作環境

4 故障處理及改進措施

4.1 葉輪改造

根據已確定的原因，結合設備設計預留余量，對葉輪進行修車改造，增大葉輪竄量及葉輪與端板間隙，防止低溫時再次發生碰磨，對葉輪進行切削，產品設計時間隙預留余量，總間隙放大至0.6mm設備性能仍可滿足工藝提出的工藝要求值，設備采購時也預留了余量，所以對葉輪端面進行了0.2mm的修車 ，改造后軸向總竄量0.63-0.67mm（垂直度及加工累積誤差影響，壓蓋螺栓緊死后松開會回彈0.05mm左右），百分表實測計算竄量為0.63mm，并以此尺寸進行葉輪軸向位置調整一二級葉輪與端板間隙，使葉輪兩端與隔板及端板都保持有0.3mm左右的軸向間隙。

4.2 配件修復

隔板端面因碰磨產生肌瘤凸起，對隔板端面進行修復，去除高點消除摩擦損傷影響保障檢修質量，相關數據均符合檢修標準，投用正常。裝置正常開工投產，目前兩臺真空液環泵已穩平穩運行至今。

5 結語

本文通過系統的排查分析，準確找到了引起液環泵卡停的設計缺陷，有針對性的提出改造方案并成功解決卡停故障，保障裝置順利投產盈利，延長了設備的運行周期，降低了檢修頻次。避免了因頻繁故障造成的經濟損失，對石化公司提質增效起到積極作用。對同類機泵在故障分析及處理方面積累成功案例，具有較好的推廣作用。