含硫污水屏蔽泵的故障分析及改进

含硫污水屏蔽泵的故障分析及改进

黄明奎

中国石油化工股份有限公司中原油田普光分公司 四川达州 635000

摘要：屏蔽泵是企业生产重要设备，含硫污水腐蚀性较强，为保证输送污水过程中，不出现泄露情况，通常选用屏蔽泵运输。为保证屏蔽泵稳定运行，本文以屏蔽泵结构概述为切入点，简单阐述了屏蔽泵故障情况及原因，以此为基础，结合屏蔽泵设计缺陷、屏蔽套开裂、操作不足等问题，提出屏蔽泵改进措施，从而为相关工作者提供参考。

关键词：屏蔽泵；含硫污水；故障分析；改进

前言：

普通离心泵驱动是利用联轴器将电动轴与叶轮轴连接，使得电动机与叶轮共同旋转工作，屏蔽泵则是无密封泵，驱动电机与泵均被密封在充满压力容器内，压力容器是静密封，由电线组提供旋转磁场，驱动电子，能够做到无泄漏。因此，环保要求提高下，屏蔽泵可用于含硫污水输送，其具有重量轻、体积小、可靠性高的特点，应用广泛。

1 屏蔽泵结构概述

屏蔽泵是由推力盘、轴套、轴承、叶轮、泵体、转子、定子及屏蔽套构成，某企业利用屏蔽泵输送含硫污水，型号是F62-416H4BM，电机定子组件内表面、转子组外表面安装耐腐蚀、非磁性金属薄板，制作成屏蔽套能够将介质隔离。该设备能够将加氢装置分馏塔顶回流罐内的硫化氢污水送出装置，污水介质是氯离子、氨氮、硫化物、铁离子等杂质，硫化物浓度约为1000mg/L，介质输送温度40℃，设备如果出现故障，无法及时输送含硫污水，会降低成分馏塔吹气量，导致产品质量不合格，进而对正常生产造成影响。

2 屏蔽泵故障分析

2019年3月5日，某嘉庆班组反应屏蔽泵运行自停，现场再次启动屏蔽泵，观TRG发现指针处于绿色区域，运行许久后仍然自停，切换使用其他屏蔽泵，该屏蔽泵等待检查。3月10日尝试开启屏蔽泵，发现屏蔽泵仍然自停，联系电修监测，泵电流值超过110A，泵额定电流却仅是17A，判断屏蔽泵难以长期运行，故障原因分析如下。

2.1设计缺陷

屏蔽泵设计逆向循环线，是自泵体流出后能够返回值本体泵入口过滤器前，泵输送机制是含硫污水，介质可能受到轴承摩擦、电机热量作用影响，提高液体温度，采取反馈至入口叶轮侧，可能会汽蚀叶轮，汽液夹带循环液会将润滑效果、冷却效果降低，提高泵体自身温度，经过长期运行后，会缩短使用轴承寿命，损害设备本体。

2.2屏蔽套开裂

屏蔽泵石墨轴承良好，转子屏蔽套却损坏开裂，转子屏蔽套能够隔离转子钢片与输送介质接触，泵主轴材料是304不锈钢，轴上转子材料是矽钢片，两端压板材料是304不锈钢，外侧屏蔽套是316不锈钢材料，矽钢片与屏蔽套两端压板使用焊接密封，属于异种钢焊接。而泵输送介质是含硫污水，含硫化氢浓度高，断裂部位无显著减薄情况，分析屏蔽套不锈钢焊接口，受到含硫污水的长期影响，产生腐蚀开裂情况。通过对含硫污水分析，硫化物浓度显著增高，最大值是正常值5倍，表明硫化氢腐蚀和屏蔽套开裂存在直接关联。

2.3操作不足

屏蔽泵故障还和生产操作有关，正确操作能够减少发生故障几率，屏蔽泵故障是由于汽蚀引发，造成汽蚀原因在于储罐备压低，或是过滤器堵塞，巡检未能及时发现压力表变化，导致氯硅烷液体不足，无法冷却定子屏蔽套、轴承等。而屏蔽碰产生故障后，会出现泵体震动、声音异常、压力波动、温度升高等情况，要求巡检人员认真负责，及时发现异常，一旦大意则会造成屏蔽泵故障，短时间内即可损坏完好轴承。所以，屏蔽泵故障和人员操作也具有一定联系，日常操作、巡检也要认真负责，可及时察觉屏蔽泵运行的异常情况，正确处理。

3 屏蔽泵改进措施

3.1增加诱导轮

屏蔽泵出现汽蚀情况，可通过增加诱导轮的方式，提高汽蚀性能，主要是由于诱导轮自身抗汽蚀性能良好，产生扬程能够降低泵汽蚀余量。离心叶轮前增设等螺距诱导轮、圆柱形诱导轮，诱导轮有2片叶片，轮毂直径50mm，轮缘直径120mm，叶片安放角15°，转速2800r/min，稳定泵流量110m³/h。诱导轮加装后汽蚀性能分析，轮缘出口圆周速度：

（1）

其中，u是轮缘出口圆周速度；D是轮缘直径；n是转速。圆周速度经计算式17.584m/s，诱导轮流量是115.5m³/h，诱导轮扬程是0.512~1.281m，相比未加装诱导轮前，汽蚀余量减少20.5~51.2%。通过计算可知，泵吸入口安装诱导轮，有效提高泵抗汽蚀能力。

3.2屏蔽泵选型

屏蔽泵输送含硫污水，物料存在污染性，可使用泥浆型屏蔽泵，能利用某些方式，持续向转子腔输出清洁介质补液，不仅能够避免主泵颗粒介质输入主泵转子腔，将滑动轴承损坏，即便堵塞过滤器，产生汽蚀情况，也仅会损坏叶轮，不会由于轴套、轴承缺液损坏。屏蔽泵易发生故障，可增设电路保护器、空转保护装置，流量一旦大幅度降低，过滤器如果汽蚀或堵塞，将会切断电流，停转电机，以免发生故障。并且，还要定期将屏蔽泵切换，清洗、检查入口过滤器，屏蔽泵输送介质洁净度不足，需保证过滤器能够及时过滤掉杂质，以免损坏轴承、屏蔽套。同时，屏蔽泵运行下，还要安装TRG表监控，将其安装于电机附近，能够监控屏蔽泵轴承磨损、轴向窜量、电机转向等。该表有指针，分为黄、绿、红，能够借此判断设备运行正常性，保证及时确定屏蔽正故障，以免损坏设备。

3.3优化生产操作

屏蔽泵故障几率和使用生产关系大，合理维护、使用能够降低故障发生。可从以下出发：①泵前过滤器经常出现堵塞，构建定期过滤器清理机制，停工大修初期或投产初期，管道较脏，焊渣、铁锈等杂质可能堵塞滤网，应缩短过滤网清理周期；②启动屏蔽泵稳定15min运行不离场，修新泵阶段，每30min检查1次，保证可及时发现屏蔽泵运行异常情况，做好正确处理工作；③人员须在流量允许范围中操作，不能超过极限操作范围，小流量泵运行中，叶轮加压未能排除输送介质，逐渐提高温度，导致介质汽化，滑动轴承组件温度迅速上升，磨损部件，造成破碎；④人员需减少停止、启动操作次数，以免屏蔽泵频换切换，设备启停瞬间，设备各零件由于受力不均，出现严重摩擦，零部件疲劳运转，难以达到良好效果；⑤构建屏蔽泵记录故障机制，人员故障记录时，需要将表现情况详细填写，记录拆卸泵后的损坏情况、故障原因等，以免再次出现相同故障。

总结：综上所述，含硫污水输送中，屏蔽泵具有无泄漏特点，能够避免输送物料时出现漏、滴、冒、跑等问题，是企业生产重要设备。但是，屏蔽泵运输中，可能受到各种因素影响出现故障，需结合实际情况，通过增加诱导轮、屏蔽泵选型、优化生产操作的方式，降低屏蔽泵故障几率，保证装置能够稳定、安全的运行。

参考文献

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