新鲜碱液补充泵故障分析及解决措施

李自鸿，孙小虎

(中国石油兰州石化公司，甘肃 兰州 730060)

1 设备概况

石化厂乙烯联合车间裂解装置112J/JA是一台卧式高速离心泵，为压缩岗位关键设备，设备型号GSF-F-2.5/230，电机转速2930 r/min，高速轴转速9924 r/min，生产厂家浙江苍南泵业有限公司，介质为20%新鲜碱液，该泵能否正常运行直接影响石化厂的正常生产和稳定运行，卧式高速离心泵112J/JA实物如图1所示。近年来，该泵由于轴承损坏、机封泄露频繁，检修次数多，备件费用高，给装置的正常运行带来了很大的困扰。

图1 卧式高速离心泵

2 故障现象

据统计，在技术攻关前的一年中，该泵因为密封失效检修和轴承失效检修频次高达28次，具体检修原因如表1所示。故障最严重时期几乎每周就要检修一次，每次拆下的机械密封失效形式主要表现为密封环出现热裂、磨损等，同时结晶物较多，补偿机构阻塞、弹簧断裂情况均有出现。轴承失效的形式主要为保持架腐蚀变形、滚动体腐蚀出现麻点，以及滚道磨损等。影响装置正常运行的同时对备件也造成了极大的消耗。

表1 故障检修原因统计

3 故障原因分析

为了解决此项技术难题，我们主要从齿轮的啮合情况、轴的弯曲度、轴套端面垂直度、轴承的安装间隙、机械密封装配以及机泵对中找正等方面入手，通过排除法，最终发现了该泵存在以下几点问题：

(1)高速轴轴承压盖与轴承外圈轴向间隙调整过大或过小。间隙过大造成高速轴径向跳动和轴向窜动量大，进而引起泵体振动大，加快机封的损坏；间隙过小造成轴承发热严重，加快轴承的磨损[1]。

(2)轴套端面安装O型密封圈处发生渗漏，介质容易渗漏到轴承处，导致轴承腐蚀损坏及润滑油变质。轴套端面粗糙不平整，造成动静环安装端面与轴心线垂直度偏差过大，如图2所示为测量动静环安装端面与轴心线的垂直度，进而造成机封运行周期的降低。

图2 测量动静环端面与轴心线垂直度

(3)将失效的机封拆解以后发现有弹簧弹力不均匀、自由高度不一致，以及多次出现弹簧断裂等现象，如图3所示，由此判断弹簧经过碱液腐蚀以后的机械性能达不到使用要求，弹簧的材质需要改进[2]。

图3 受损弹簧图片

(4)润滑失效，该泵增速箱现使用的润滑油为中国石油化工股份有限公司润滑油分公司生产的长城牌4413号高速泵齿轮油，经查该型号润滑油的中和值为0.42 mgKOH/g，偏酸性，微量的碱性介质一旦渗漏到增速箱，将与该润滑油发生化学反应，造成润滑油失效进而损坏轴承。

(5)将失效的机封逐一检查，发现动静环端面磨损严重，动环端面被磨出深槽，静环工作面被磨平，如图4，由此判断机封的安装压缩量过大[3]。

图4 失效的机封

(6)由于介质20%新鲜碱液渗透力强，运转中经常发现检漏口有碱液结晶出现，并且发现失效的机封补偿机构被结晶物堆满、失去补偿能力，由此判断无密封冲洗系统造成备用泵介质结晶，导致泵启动时机封突然泄漏。

4 解决措施

(1)查阅技术资料后我们决定，通过调整轴承压盖密封垫片的厚度来保证高速轴轴承外圈与轴承压盖之间的轴向间隙为0.15 mm±0.05 mm，保证高速轴安装机械密封处径向跳动量0.04 mm、以及高速轴的轴向窜动量0.3 mm的技术标准要求[4]。

(2)对轴套端面安装O型密封圈处内侧做倒角处理C1.5，如图5所示，使O型密封圈安装后部分嵌入轴套内侧倒角处，提高密封效果；并对轴套端面重新加工检测，使端面垂直度达到0.02 mm，保证了动静环安装端面与轴心线垂直，延长机封的运行周期[5]。

图5 轴套倒角位置

(3)更新弹簧的材质，将失效弹簧的现象与厂家技术人员交流后，将弹簧材质由原来的316L改为现在的哈氏C系列弹簧，解决了弹簧经碱液腐蚀后失效的问题。

(4)更换润滑油，与生产车间技术员沟通决定，将以前使用的长城4413高速泵齿轮油更换为现在的46#汽轮机油作为该泵增速箱的润滑油，46#汽轮机油主要参数为闪点228 ℃、粘度指数101、中和值0.19 mgKOH/g，有效解决了介质与润滑油发生化学反应造成润滑失效进而损坏轴承的问题。