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高壓柱塞泵故障分析及應對措施

更新時間:2023-05-30      點擊次數:392

高壓往復泵主要適用于小流量,高揚程的工藝條件。國外在中小加氫裝置的進料泵或沖洗油泵中一般采用往復式高壓泵。國內由于傳統保守的設計理念,加氫裝置中基本采用高速離心泵。高溫高壓往復泵因其產品技術制造難度高,易損件較多,難維護,如柱塞填料泄漏嚴重、密封面泄漏、彈簧閥組易損件壽命低、螺栓連接件易斷裂、泵組振動大等,所以往復泵主要從德國URACA公司、美國OLLWELL公司、意大利PERONI公司等進口 [1]。


存在問題


某高壓加氫裝置進料泵、注水泵以及沖洗油泵采用往復式高壓泵,其中進料泵的介質壓力高,如該泵出現異常將嚴重影響裝置的正常安全生產,因此解決該泵的故障成為裝置正常生產的當務之急。該泵自投入運行以來共維修過7次,情況如下:出口單向閥彈簧斷裂停泵1次,占14%;閥蓋螺栓斷裂泄漏停泵2次,占28%,填料泄漏量增大1次,占14%,備用狀態下閥蓋及缸體泄漏不能完整備用3次,占43%。通過以上統計分析,該泵主要問題是:閥蓋螺栓斷裂及備用狀態下閥蓋及缸體泄漏,其余故障均為易損件損壞。


故障的原因分析及改進措施


1.填料泄漏量增大,此現象是由于填料正?;蚍钦Dp導致,泄漏通常與編織帶填料有關,如發生液滴狀泄漏,即使是普通泄漏,也應進行不斷監測,定期對填料進行緊固,這樣可以避免不必要的泄漏,大大降低泄漏率。泵起動時,可能無泄漏或者有微量泄漏。但是,經過一段時間的運行后泄漏會增大,維護人員應該進行干預以重新調整填料的原始緊密度。根據廠家提供的數據,副填料函的泄漏量必須控制在每個柱塞每小時大約400毫升以內。為確保正確調整填料,必須遵守下列操作規程:

(1)在旋轉泵(即使是用手執行這一操作)或每次重新啟動前,在確保安全的前提下使用一塊無絨布清潔柱塞和十字頭的外露部分,以防止雜質進入填料函非正常磨損填料或柱塞;

2)切勿連續用力擰緊壓緊螺母,否則可能產生無用的溫升,造成填料異常磨損;

3)填料應定期維護,否則,填料可能松動并損壞,造成過量泄漏;

4)停泵時,用手輕輕旋轉壓緊螺母使之靠向填料;

5)起動泵并檢查壓緊螺母的溫度以及副填料的泄漏量;

6)如果泄漏量超過建議值,則停泵并將主填料擰緊1/4圈,然后通過擴展區擰緊副填料;

7)起動泵并再次檢查泄漏量和壓緊螺母溫度;

8)如果可能的話,應該按第(6)條描述重新進行調整;

9)當泄漏量等于或大于每個柱塞每小時400毫升時,建議停泵后將填料函柱塞環螺母每次擰緊1/4圈,直至泄漏量降低到上述范圍內;

該操作必須執行直至達到上述泄漏值,環形螺母擰緊后,如果還未降低泄漏量,需要檢查編織環的狀態及柱塞表面光潔度并進行更換,具體操作如下:

1)填料必須按圖紙所示進行組裝,填料環組切口位置與前一個環成角180°,與前一個填料環成角90°;

2)往復泵試車以及更換填料期間應該調節密封填料的緊密度;

3)新填料開始安裝時,要調整填料函的環形螺母,使得主填料充實;

4)填料環之間不得留有任何空隙,填料中任何可能的軸向間隙都可能造成液壓缸和柱塞損壞。

2.出口單向閥彈簧斷裂,根據廠家指導定期更換易損件,保證設備平穩運行。

3.備用狀態下閥蓋及缸體泄漏問題改進措施,針對該泵啟泵初期以及備用狀態下滲油,及時修改操作銷項卡,增加備用泵預熱:在泵頭外側增加保溫夾層,在開泵之前,通入保溫蒸汽進行泵體預熱[2],直至將溫度升至規定要求,泵正常運行后可停掉該伴熱蒸汽。啟泵時緩慢升溫升壓,按照先升溫后升壓的原則緩慢升到操作壓力,嚴禁貿然對螺栓進行過度施加預緊力*,備用狀態下如泵體密封面仍有滲油現象,多半是由于泵體沒有達到有效預熱導致,可投用泵體預熱或關閉泵入口閥進行備用。


注:按定力矩要求緊固的螺栓不需要熱緊。
4.閥蓋螺栓斷裂導致泄漏問題改進措施,泵體經高溫后螺栓發生應力變形,并長期在交變載荷和閥組的沖擊載荷下,螺栓發生失效甚至疲勞斷裂。規范泵的檢修作業,在緊固泵體螺栓時,要嚴格按照緊固順序用力矩扳手進行緊固,防止緊偏以及預緊力過度和不夠*的情況發生。
注:據國外有關資料研究螺紋緊固件損壞的真正原因是螺栓松動。
螺栓應按十字交叉順序每次擰緊到最終力矩值的30%,如圖1所示。高溫條件下,建議在熱起動期間檢查螺栓的擰緊度。如果螺栓松動,每隔大約2-3小時檢查并重新調節擰緊力矩,如表1所示,避免過度擰緊螺栓。當泵停止、常溫冷卻并減壓后,檢查并重新調節擰緊力矩。
 1:擰緊力矩


力矩值 環境溫度 = 20
連接:螺栓
位置
[Nm]
泵體 — 閥體:M20 x 140
131
125
閥體 泵體:M20 x 190
135
190
泵體— 閥體:M20 x 140
130
230
入口法蘭:M22 x 70
127
270
出口法蘭:M22 x 70
129
270
泵體:M27 x 210
133
210

5.泵體運行振動大也是往復泵發生故障的主要原因,往復泵振動大的原因主要有,(1)活塞沖程過大或汽化抽空;(2)活塞螺帽或活塞桿鎖緊螺帽松動;(3)缸套松動;(4)缸內有雜物;(5)地腳螺栓松動;(6)十字接頭中心架連接處松動;(7)管道支吊架安裝不規范。經過分析,此往復泵振動大的原因主要是:(1)泵基礎沒有進行三次灌漿(泵體底座);(2)泵出口管線支架松動;(3)往復泵出入口蓄能器未及時調節。前兩項問題一次性整改完畢,泵體振動明顯減小。此往復泵出入口均設有液壓氣動式蓄能器,該蓄能器是利用氣體的可壓縮性,以允許液壓回路在壓力下,儲存大量被認為不可壓縮的液體的一種裝置。針對泵體振動大的現象,要求維保單位及時定期檢查泵出入口蓄能器壓力,蓄能器充壓維護應注意以下幾點:

1)緩慢引氮氣至蓄能器內,直到壓力達到比要求值高5%(入口壓力0.4MPa,出口壓力11.5MPa)。斷開充壓設備,等待幾分鐘維持溫度穩定,排放多余氣體,將壓力維持在設定壓力。

2)建議在啟泵后的10天內以及之后的每6個月對蓄能器預加載壓力進行檢查調整。蓄能器安裝在往復泵出入口,流體側的壓力一般借助預加載裝置進行檢查,通過瓶裝干燥氮氣(N2)進行再生或升壓,絕對不允許使用壓縮空氣、鋼瓶氣體或者其他類型的氣體。在流體側壓力降低的情況下,無論蓄能器是否安裝在往復泵出入口,進行壓力調節是不可少的。

(3)更換容積更大的機械免維護式蓄能器(緩沖器)。


加強檢修質量控制及設備維護管理


填料的正確安裝、缸體螺栓的合理緊固以及設備運行期間的有效維保是高壓往復泵穩定運行的重要保障,因此對檢修單位提出如下要求:

1)檢修作業前必須制定檢修方案,填料安裝以及后期的填料緊固必須安照檢修方案進行;

2)缸體螺栓的緊固必須使用力矩扳手進行操作,預緊力應當適中,嚴禁超力矩操作或緊固不足;

3)定期檢查填料泄漏量,合理緊固壓緊螺母;

4)定期檢查往復泵出入口蓄能器壓力,必要時進行壓力調整;

5)往復泵備用期間做好預熱,啟泵前對泵體及泵蓋螺栓進行合理緊定力矩緊固;

(6)定期檢查支吊架的位移,及時整改不符合要求的支架。


結束語


填料壓緊螺母的調整是保證填料正常使用和延長使用壽命不可少的環節[3],必須要根據操作手冊認真進行,總結最佳操作方案。在泵頭外側增加保溫夾層,在開泵之前,對泵體預熱,嚴格按照力矩緊固泵體及閥蓋螺栓;每次重新啟動前,在確保安全的前提下使用一塊無絨布清潔柱塞和十字頭的外露部分,以防止雜質進入填料函。我單位在上述幾個方面加強管理以后,高壓往復泵未發生過填料異常泄漏、螺栓斷裂以及閥蓋及缸體泄漏等故障,一段反應進料泵的運行周期得到有效保障。


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