屏蔽泵的安装运行与维护研究

马文优

（谦信化工集团有限公司，广东 江门 529081）

根据国家目前对企业安全环保工作的高标准、严要求，在易燃、易爆、剧毒、有腐蚀性及高低温等流体介质的输送过程中，屏蔽泵由于具有完全无泄漏、运转平稳、噪音小、安全性高的优点，应用范围越来越广。屏蔽泵的不合理安装和应用容易造成各类故障，影响屏蔽泵的正常运行，甚至危及安全生产工作。因此，加强对屏蔽泵的安装及维护方面的研究工作，充分发挥屏蔽泵的应用优势，确保其正常运行，为企业的生产服务，有重要的现实意义及经济价值。

1 屏蔽泵的结构特点

屏蔽泵是将电动机与离心泵设计在一个密封耐压容器中的流体输送设备，被泵送的物料充满容器，电机转子与泵轴焊接成一个整体，叶轮与泵轴紧密连接，零部件数量少，结构紧凑简单。

1.1 屏蔽泵的结构

（1）常用型基本结构：屏蔽泵输送的物料主要在泵的出口管线按正常离心泵的工作原理进行输送，泵出口处有小部分物料按特定的设计流道在前后轴承、轴套与推力盘之间以及电机转子与定子屏蔽套之间的缝隙中定向流动，同时进行前后滑动轴承、轴套及推力盘的润滑冷却，也对电动机进行内循环冷却。（2）高温分离型结构：当物料的温度较高时，采用高温分离型结构，该结构需要对泵的夹套及自身循环液进行冷却、绝热或保温。（3）逆向循环型结构：当输送物料容易出现汽化现象时，采用此结构。（4）自吸型结构：有自动抽气的功能，吸入端管道即使没有充满物料也能正常工作。（5）内部增压型结构：在转子轴后部有加压副叶轮，可代替逆向循环型结构输送易汽化物料。屏蔽泵的选型必须符合物料的特性要求，根据被输送物料的不同性状选用其结构型式。

1.2 屏蔽泵两种型式的转子轴

（1）实心转子轴：需要对物料进行过滤、冷却或保温处理时，常采用外循环方式实心转子轴的结构；（2）空心转子轴：无需对物料进行处理时，常采用内循环方式空心转子轴的结构。

1.3 屏蔽泵的内部受力情况

屏蔽泵叶轮的定向旋转所产生的径向力主要作用于前后轴承、轴套；轴向力主要由安装在转子轴前后部位的推力盘

与轴承进行平衡。当屏蔽泵处于启动或停止状态时，泵内的轴承、轴套、推力盘等滑动摩擦副部件会产生瞬时作用力。

1.4 屏蔽泵稳定高效运行的参数区域

有研究表明，当设计流量在5.5～1 200.0 m³/h、扬程在5.0～125.0 m、电机功率在0.55～160.00 kW时，配备4极电机的屏蔽泵运行稳定性比2极电机高；在相同制作条件下，大功率电机的屏蔽泵运行效率比小功率电机高。因此，只有对屏蔽泵的结构及性能特点有充分的认识，才能正确选用屏蔽泵。

2 屏蔽泵安装运行故障的原因分析

在屏蔽泵的安装运行过程中，也会出现一些故障，给生产工作造成一定的负面影响。本研究对其故障原因进行分析，分为3种。

2.1 泵方面的问题

（1）泵无法输送物料，原因可能是泵的进出口管线有异物堵塞、汽蚀现象、物料黏度过大、进口管线以及泵头处排气不清或者电机缺相、反转断电等情况。（2）泵的运行流量或扬程偏小，主要原因可能是泵存在腐蚀、磨损情况，或泵管道有异物、阻力变大堵塞，或物料比例和黏度偏大、排气不良、配管不合理等。

2.2 电机方面的问题

（1）轴承若出现发热现象及磨损情况，主要原因可能是泵内部件的磨损超标或者出现腐蚀现象、实际流量超标致轴承的负荷过大、泵内循环不顺畅、润滑冷却流量不足、内有杂质混入及异物堵塞、物料的黏度过大及泵排气不良等，轴承装配未达到应用标准也会对轴承运行造成较大影响，降低屏蔽泵的运行效率[1]。（2）电机运行电流过大，主要原因可能是泵的出口压力过小、流量过大导致泵超过额定电流运行，或者是物料的黏度、比例过大所导致。（3）泵的电机不能正常启动，应该考虑是否存在电源缺相或断电、异物堵塞等情况。

2.3 泵运行过程中出现的噪音及振动问题

（1）泵噪音变大的原因可能是叶轮或相关部件的腐蚀、磨损导致的不平衡，或吸入口的阻力大、泵排气不良导致气体影响等情况。（2）泵振动的原因也有可能是叶轮或相关部件的腐蚀和磨损导致的不平衡、轴弯曲、异物堵塞、泵的吸入阻力大、配管不良、地脚螺栓出现松动等，因此，必须对屏蔽泵安装运行的故障原因有深刻的认识，有计划地做好预防维护及修复工作，减少或避免故障的出现，确保屏蔽泵高效运行。

3 屏蔽泵安装运行与维护的主要对策

3.1 做好安装的前期工作

为确保屏蔽泵在后期的安装使用过程中达到最佳性能状态，必须做好前期的安装准备工作。经生产及工程实践研究分析，需要从5个方面开展工作。（1）对屏蔽泵的工作原理、结构特点等设备资料的学习理解及熟练掌握。新设备的选型要合理正确，符合设备、工艺及电器设计的相关技术要求。首先，设备的参数应与选型要求的参数一致，其材质、流量、扬程、功率、转速等应符合设备设计的规定；其次，物料的酸碱度、腐蚀状况、温度、黏度、比例等性能参数要符合工艺设计的规定；泵满足NPSH值的要求，符合装置的汽蚀余量NPSHa比泵的汽蚀余量NPSHr大0.6～1.0 M的规定；最后，屏蔽泵的防爆等级、防护等级、绝缘等级符合电器专业的相关规定。（2）屏蔽泵的质检验收工作：其铭牌参数齐全清晰，与要求的技术参数相符，泵体应符合设备规范设计，无碰撞凹陷变形现象，泵的进出管口法兰选型正确、管口密封完好，外循环管线连接正常，油漆防腐符合规定，随机配件备件与采购计划相符。（3）屏蔽泵的保管存放工作：设备若暂时未用，应放在室内仓库干燥阴凉处并做好标记，尽量避免在室外潮湿的地方存放，注意在保管时不要打开其外包装，确保泵的进出口封堵完整。（4）屏蔽泵安装现场的检查工作：屏蔽泵即将安装时，要对现场情况进行复查，设备基础应平整、符合土建专业的规定，定位安装尺寸与工程的设备基础布置图相符。（5）屏蔽泵的安装搬运工作：在搬运过程中要注意避免碰撞滑落等不良现象，对功率大、质量大的屏蔽泵要借助相关机械动力设备进行搬运，要保证泵的吊装位置正确无误。若旧设备存在故障，要提前做好修复处理工作。只有前期的准备工作真正贯彻落实，才能为屏蔽泵在后期的安装使用过程中达到最佳性能状态提供良好的保障。

3.2 完善安装配线工作

屏蔽泵的正确安装与配线工作是其今后正常运行的基础，这项工作必须依照经审验合格的工程施工图纸的要求进行。施工图纸应该合理正确，有相关专业技术人员的会签名单。在安装过程中，仍需对安装内容不断进行改进、完善，对各个环节进行详细分析。（1）安装时要先在验收合格的混凝土基础上按正确的尺寸预埋好地脚螺丝，待地脚螺丝的灌浆料固化后，再将屏蔽泵机架与底座的紧固螺丝松开，将底座放在混凝土基础的地脚螺丝上。（2）将地脚螺丝收紧后，复测底座的水平度并调校到合格标准，然后将底座及地脚螺丝的空隙位进行二次灌浆处理，待灌浆料固化后验收，合格后将底座表面的杂物清理干净，再将屏蔽泵的机架安装在底座上，将底座的连接螺母及弹簧垫片紧固[2]。（3）在屏蔽泵的定位安装过程中，要避免出现地脚螺丝以及底座松动的现象，否则容易导致屏蔽泵在生产运行中出现较大的故障[2]。（4）在屏蔽泵的实际配管线安装中，要严格执行施工图纸的配管要求，有利于屏蔽泵运行前的灌泵排气工作。以泵的进出管口法兰面为基准进行配管，管线的水平度、垂直度检测必须达标。首先，配管前要对管道、管件内的杂物进行全面清理，将无污染物的干净密封垫圈安装在法兰密封面上并进行紧固。要避免杂物没有清理干净造成的管道堵塞，影响后期屏蔽泵的正常运转。其次，用同样的方式对屏蔽泵水套以及热交换器的管路进行安装、紧固。最后，在屏蔽泵入口处需安装相应的介质物料过滤器，采用40～80目篮式过滤器进行物料的过滤处理，对屏蔽泵的正常稳定运行有良好的保障作用。

3.3 强化屏蔽泵的运行

3.3.1 试运行工作

3.3.1.1 屏蔽泵保护电流及出口压力值的控制设定

设定屏蔽泵的过电流lg的保护定值和空载电流lk1的保护定值。在屏蔽泵安装工作完成后、计划投入运行前，为避免屏蔽泵在运行过程中可能出现的极端状况而造成的损坏，要求电器人员对其开展过电流lg的保护设定和空载电流lk1的保护设定工作。相关参数的设定要求科学准确，既能确保生产的正常运行，又能对屏蔽泵的极端运行状况有安全防护作用。

屏蔽泵电机的运行电流保护定值计算公式设定为：式中：lk代表电机允许的最大电流，ln代表电机标准的额定电流值，lfk代表电机最大负载电流，lf代表泵额定流量下的电机电流，lg代表过载电流的保护设定值，要求符合lk＞lg＞lfk。

空载保护定值公式为：

式中：l0代表屏蔽泵试验测定的空载电流值，lb代表在屏蔽泵出口关闭状态下的现场电机电流值。

通过对lg及lk1参数的正确设定，要求工作人员按照具体设定参数的要求设置好电器保护元件，对屏蔽泵进行科学的电控保护工作，使屏蔽泵的安装工作能同时满足电仪专业的要求。

在生产工艺要求对屏蔽泵的出口压力值实施控制设定的情况下，必须同时考虑入口压力值变动时对其造成的影响。

3.3.1.2 屏蔽泵的充液排气工作

屏蔽泵在起动前必须进行充液排气工作，要明确具体的顺序，确保操作正确。（1）通常情况下，应先关闭泵的出口阀门以及逆向循环管阀门，随后打开泵的吸入口阀门，通过屏蔽泵配备的排气阀门进行排气，或者通过开启逆向循环管路的出口阀门进行排气操作。排气操作要重复，确保将泵内的气体排清。在气体排出过程中，当存在危险物料时，排气阀要安装软管进行排气，注意软管出口的安全情况，避免危险物料排放射向现场工作人员而造成危害。屏蔽泵排气完成后可投入试运行。（2）大功率屏蔽泵的充液排气方法。当电机功率在75.00 kW以上时，屏蔽泵的启动排气方法如下：首次通电时间保持0.5 s，随后停5 min；再次进行通电，时间仍然为0.5 s，再停5 min。上述过程重复3～5次才可以持续通电运行。

3.3.1.3 屏蔽泵辅助管线的冷却水温度及流量的控制

（1）屏蔽泵夹套的冷却水温度要求控制在36 ℃以下。（2）冷却水流量必须依照屏蔽泵说明书的标准确定，因为夹套冷却与泵配热交换器的用水量均有不同的要求。（3）对物料运行温度较高的离心泵，在做好冷却工作的同时，必须对外露的设备及连接的管道部分做好保温或隔热措施。

3.3.1.4 屏蔽泵的预热工作

当屏蔽泵输送热油或热水等高温物料时，还需运用100 ℃以下的物料或热水进行预热，要将泵体温升速度控制在50～150 ℃/h，否则容易损坏设备部件。整体预热完成后再进行泵的预热运行，备用泵在切换前也需要进行预热工作。

3.3.1.5 屏蔽泵从试运行到正常运行的过程

（1）关阀泵排出口端的阀门。（2）打开泵吸入口端的阀门。（3）将泵内循环的旁路管线阀门或逆向循环管线阀门打开。（4）确保泵内排气完成后，将电源接通，使泵投入正常运转工作。

3.3.2 屏蔽泵的正常运行

屏蔽泵进入正常运转后，要缓慢打开泵排出口的阀门，调整到工艺要求的流量及扬程。

3.3.3 屏蔽泵的停机工作

（1）关闭出口管路阀门，按下“停止”按钮，使电机停转（为防止误操作引起的意外启动，设备停用时要将控制回路的旋转按钮拨到“停止”位置）。（2）关闭出口压力表及吸入管路的阀门。（3）当环境温度低于物料的凝固点时，要放净泵内的物料，以防冻裂。（4）若是长时间停用的泵，除了将泵内的腐蚀性物料放净外，还要用清水冲洗干净；或者将泵拆下清洁后重新安装好，将泵的进出口封闭并妥善保管。

3.4 优化维护检查工作

屏蔽泵在生产运行中的维护检查工作主要分两部分：日常运行检查以及故障修复处理。

3.4.1 日常运行检查

为确保屏蔽泵的长期稳定运转、提高屏蔽泵的运行效率，必须加强其日常运行检查工作。主要内容是：（1）屏蔽泵的进出口法兰及底座、机架等连接处的螺栓应保持紧固状态，防止出现松动现象；若存在松动的螺栓，必需将其紧固。（2）保证电机的运行电流在额定电流范围内。（3）泵的流量、扬程、功率符合设计规定，运转声音平稳、温度恒定、振动速度不超过3.0 mm/s、噪音水平在正常工况下不超过85 dBa（1 m处测定）。（4）检测内循环或旁路管线、逆向循环管线的运行流量符合设计值要求。（5）依照ISO1940关于动平衡的标准要求，叶轮达到G6.3级，转子轴达到G2.5级的水平。（6）屏蔽泵的运行监视器TRG（机械式）/TMG（电子式）显示区域在正常范围内。

3.4.2 故障修复处理

故障修复处理工作分3个方面，并且必须依据屏蔽泵相关型号的结构图或分解图进行装配。在进行故障修复之前，必要时还需要熟悉相关图纸资料或对维修人员进行现场技术培训。

3.4.2.1 屏蔽泵部件的分离拆解

维修人员要熟悉和了解屏蔽泵内部结构。（1）关闭泵的进出口及辅助管路的阀门。（2）排清泵内液体：先将泵头的排泄阀门打开，小心开启排气阀，加速排清泵内物料。（3）排清辅助管路的液体，确保工作人员对屏蔽泵开展检查处理工作的安全性[3]。（4）将循环管及换热器拆下来。（5）在泵体处垫好垫木，保障管道的质量，松开其相关连接螺丝，将屏蔽泵的叶轮及电机部分与泵体、底座分离。（6）根据各类屏蔽泵的结构情况，逐步拆下叶轮锁紧螺母、止推垫片、叶轮、后端盖、前后轴承、轴套、推力盘、转子轴等零部件。（7）拆解过程中要注意不要碰伤转子轴及屏蔽套，避免零部件的遗失、损坏，并重视对泵内残液的收集处理。（8）对于拆解下来的零部件，必须仔细清理并分类存放在干净的工具盒、木板或检修专用垫布上，以便下一步对零部件开展检测、修复工作。

3.4.2.2 屏蔽泵零部件的检测、更换或修复

用测量工具对叶轮、转子轴及拆解下来的其他屏蔽泵零部件尺寸进行检测记录，对其间隙、使用情况、公差配合、磨损状况等进行评估，决定是否进行更换或修复处理。（1）轴承内径及总长度：其磨损程度不得超过该型号轴承的极限数据要求。（2）轴套及推力盘：检查其磨损及腐蚀状况，并决定是否需要更换。（3）循环管及过滤器：检查其是否堵塞，是否需清理、疏通或更换；（4）屏蔽泵零部件的修复工作：加强对激光熔覆技术的应用，对泵轴、叶轮等零件进行修复，使其恢复到正常的性能状态。该技术的冷却速度较快，涂层稀释率较低，在应用过程中熔覆层厚度范围较大，通常在0.2～2.0 mm，可以降低更换设备零部件的成本。屏蔽泵转子轴前后轴径部位在运行中容易出现磨损超标的情况，采用激光熔覆的修复方式代替更换新轴处理，可以节省60%～70%的转子部件费用。

3.4.2.3 屏蔽泵部件的组装

按屏蔽泵解体的逆顺序，必须根据屏蔽泵的结构、装配尺寸等技术参数要求以及洁净装配与热装配相结合的方式进行组装。屏蔽泵的电机功率通常在22.00 kW以下，如需要对过盈配合的零部件进行热装，热源温度控制在95～100 ℃，加热时间为20～30 min，基本上能满足装配要求。组装过程中要注意：（1）检测前后零件的尺寸、形状结构、材质应一致。（2）轴承、推力盘的接触端面不要反装。（3）轴承、轴套、推力盘的磨损检测值若在标准值范围内，仍可继续使用。（4）止推垫片、转子轴的销键等易损件每次检修拆下原则上要更换。（5）零部件组装工作全部完成后，要对叶轮前后的轴向间隙数值进行测量比对，确保满足标准数据的要求，否则要用调整垫片进行调整。

4 结语

要做好屏蔽泵的安装运行与维护工作，相关人员在日常工作中必须熟悉屏蔽泵的工作原理及结构特点，明白屏蔽泵故障的产生原因，重视屏蔽泵的前期安装检查工作，按规范要求安装布置设备及工艺管线。在屏蔽泵的使用过程中，相关人员要认真做好运行检查监测及设备的故障修复处理工作，确保屏蔽泵长期高效稳定运行，降低其维护费用，为企业的正常生产作出贡献。