高壓柱塞泵故障分析及應對措施

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(jìn)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(chǎn)品技術(shù)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(dòng)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(jìn)口 ^[1]。

某高壓加氫裝置進(jìn)料泵、注水泵以及沖洗油泵采用往復式高壓泵，其中進(jìn)料泵的介質(zhì)壓力高，如該泵出現異常將嚴重影響裝置的正常安全生產(chǎn)，因此解決該泵的故障成為裝置正常生產(chǎn)的當務(wù)之急。該泵自投入運行以來(lái)共維修過(guò)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(tài)下閥蓋及缸體泄漏不能完整備用3次，占43%。通過(guò)以上統計分析，該泵主要問(wèn)題是：閥蓋螺栓斷裂及備用狀態(tài)下閥蓋及缸體泄漏，其余故障均為易損件損壞。

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(guān)，如發(fā)生液滴狀泄漏，即使是普通泄漏，也應進(jìn)行不斷監測，定期對填料進(jìn)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(dòng)時(shí)，可能無(wú)泄漏或者有微量泄漏。但是，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運行后泄漏會(huì )增大，維護人員應該進(jìn)行干預以重新調整填料的原始緊密度。根據廠(chǎng)家提供的數據，副填料函的泄漏量必須控制在每個(gè)柱塞每小時(shí)大約400毫升以?xún)?。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(dòng)前，在確保安全的前提下使用一塊無(wú)絨布清潔柱塞和十字頭的外露部分，以防止雜質(zhì)進(jìn)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(chǎn)生無(wú)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(dòng)并損壞，造成過(guò)量泄漏；

（4）停泵時(shí)，用手輕輕旋轉壓緊螺母使之靠向填料；

（5）起動(dòng)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(guò)建議值，則停泵并將主填料擰緊1/4圈，然后通過(guò)擴展區擰緊副填料；

（7）起動(dòng)泵并再次檢查泄漏量和壓緊螺母溫度；

（8）如果可能的話(huà)，應該按第（6）條描述重新進(jìn)行調整；

（9）當泄漏量等于或大于每個(gè)柱塞每小時(shí)400毫升時(shí)，建議停泵后將填料函柱塞環(huán)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(huán)形螺母擰緊后，如果還未降低泄漏量，需要檢查編織環(huán)的狀態(tài)及柱塞表面光潔度并進(jìn)行更換，具體操作如下：

（1）填料必須按圖紙所示進(jìn)行組裝，填料環(huán)組切口位置與前一個(gè)環(huán)成角180°，與前一個(gè)填料環(huán)成角90°；

（2）往復泵試車(chē)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(kāi)始安裝時(shí)，要調整填料函的環(huán)形螺母，使得主填料充實(shí)；

（4）填料環(huán)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(chǎng)家指導定期更換易損件，保證設備平穩運行。

3.備用狀態(tài)下閥蓋及缸體泄漏問(wèn)題改進(jìn)措施，針對該泵啟泵初期以及備用狀態(tài)下滲油，及時(shí)修改操作銷(xiāo)項卡，增加備用泵預熱：在泵頭外側增加保溫夾層，在開(kāi)泵之前，通入保溫蒸汽進(jìn)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(shí)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(jìn)行過(guò)度施加預緊力*，備用狀態(tài)下如泵體密封面仍有滲油現象，多半是由于泵體沒(méi)有達到有效預熱導致，可投用泵體預熱或關(guān)閉泵入口閥進(jìn)行備用。

5.泵體運行振動(dòng)大也是往復泵發(fā)生故障的主要原因，往復泵振動(dòng)大的原因主要有，（1）活塞沖程過(guò)大或汽化抽空；（2）活塞螺帽或活塞桿鎖緊螺帽松動(dòng)；（3）缸套松動(dòng)；（4）缸內有雜物；（5）地腳螺栓松動(dòng)；（6）十字接頭中心架連接處松動(dòng)；（7）管道支吊架安裝不規范。經(jīng)過(guò)分析，此往復泵振動(dòng)大的原因主要是：（1）泵基礎沒(méi)有進(jìn)行三次灌漿（泵體底座）；（2）泵出口管線(xiàn)支架松動(dòng)；（3）往復泵出入口蓄能器未及時(shí)調節。前兩項問(wèn)題一次性整改完畢，泵體振動(dòng)明顯減小。此往復泵出入口均設有液壓氣動(dòng)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(dòng)大的現象，要求維保單位及時(shí)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(diǎn)：

（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(kāi)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(gè)月對蓄能器預加載壓力進(jìn)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(jìn)行檢查，通過(guò)瓶裝干燥氮氣（N₂）進(jìn)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(lèi)型的氣體。在流體側壓力降低的情況下，無(wú)論蓄能器是否安裝在往復泵出入口，進(jìn)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）。

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(yè)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(jìn)行；

（2）缸體螺栓的緊固必須使用力矩扳手進(jìn)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(shí)進(jìn)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(jìn)行合理緊定力矩緊固；

（6）定期檢查支吊架的位移，及時(shí)整改不符合要求的支架。

填料壓緊螺母的調整是保證填料正常使用和延長(cháng)使用壽命不可少的環(huán)節^[3]，必須要根據操作手冊認真進(jìn)行，總結最佳操作方案。在泵頭外側增加保溫夾層，在開(kāi)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(dòng)前，在確保安全的前提下使用一塊無(wú)絨布清潔柱塞和十字頭的外露部分，以防止雜質(zhì)進(jìn)入填料函。我單位在上述幾個(gè)方面加強管理以后，高壓往復泵未發(fā)生過(guò)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(jìn)料泵的運行周期得到有效保障。