循環氬泵迷宮密封磨損故障分析與（yǔ）處理
2013-01-28
作者（zhě）：厲洪波
（濟南鮑德氣體有限公司）
摘 要：針對40000Nm3/h製氧空分（fèn）設備循環氬（yà）泵多（duō）次發生迷宮（gōng）密封（fēng）磨損（sǔn）問題，對其故障現象和原因進行了分析研究，並采取相應的檢修方案和工藝（yì）措施，從而徹底（dǐ）解決了密封磨損問題，取得了良（liáng）好的使用效果。
關鍵（jiàn）詞：大型空分設備；循環氬泵；迷宮密（mì）封；磨損
0 引言
濟（jì）南鮑德（dé）氣體有限公司（sī）於2001年3月18日正式掛牌成立（lì），主要產品是（shì）氧氣，主導產品有氮氣、氬氣、壓縮（suō）空（kōng）氣。公司目（mù）前擁有6台套製氧機，具有l3.5萬m3/h的製氧能力，製氧設備采用先進的工藝流程及具（jù）有先（xiān）進水平（píng）的控（kòng）製技術，製氧（yǎng）裝備水平和技術（shù）水平達到了先進、國內一流。公司質量檢測儀器30餘台套，主要過（guò）程質量檢驗全部采用進（jìn）口設備，具有強（qiáng）大過程和Z終產品的檢驗能力，現已一舉（jǔ）發展成（chéng）為山東省氣體行業規模Z大、實力Z強、市場占有率Z高的大型專業氣體生產經營（yíng）企業。2005年，我公司引進1台由林德工程(杭（háng）州)有限公司所提供的（de）40000Nm3/h製氧空分（fèn）設備，該製氧機（jī）采用常溫分子篩淨（jìng）化、空氣循環增（zēng）壓、增壓（yā）透平膨（péng）脹進下塔、全精餾製氬、液空全回流（liú）提取粗（cū）氪氙、氧、氬產品內壓縮的先進工藝流程，該空分設備投產後（hòu）運行較為平穩。
2008年6月，我公司的40000Nm3/h空分設備（bèi）有1台工藝循環氬泵發生r迷宮密封磨損故障，危及空分係統的穩定運行。經過細斂分析查找（zhǎo）故障發生原因，然後采取（qǔ）相應的措施，目前該泵能（néng）夠穩定運仃（dīng），密封磨損（sǔn）故障再也沒有發生。該泵的型號是ZP200-l8-DC-CB-LABS-H-HF-SC，設計流量60550Nm3/h，電機掣號是WNF160L-2，電機功率（lǜ）l8.5kw，額（é）定轉速2940r/min，額（é）定電流34.5A，頻率50Hz。此泵是電機通過剛性聯軸器（qì）1直接連接泵的轉子軸（zhóu）7，泵體是依靠連接框架3與電（diàn）機連接（jiē），利（lì）用變頻啟動，在一定轉速下將液體介質輸出，從而（ér）滿足工（gōng）藝運行要（yào）求。圖1是循環氬泵（bèng）的（de）結構示意圖。
1 故障現象
2008年6月13日，崗位點檢人員發現（xiàn）循環氬泵P4566B軸封漏（lòu）液嚴重，在調（diào）節軸封處密封氣壓力後，漏液情（qíng）況沒有（yǒu）明顯變化，隨即開啟備用泵P4566A，然後對P4566B泵以及與（yǔ）其相連工藝管道進（jìn）行加溫吹掃，加溫吹掃完畢後對P4566B泵所安裝的小冷箱進行扒砂，Z終（zhōng）將該（gāi）泵拆（chāi）卸（xiè）。對P4566B泵解體後發現（xiàn）該泵迷宮密封磨損嚴重（chóng），是造成（chéng）漏液的直（zhí）接原因。
2008年6月14日，為了保證（zhèng）40000Nm3/h製氧機的可靠穩定運行（háng），檢修（xiū）人（rén）員沒有仔細尋找磨損原因，在完成該泵迷宮密封更換工作後，重新將P4566B泵安裝，並按照操作規程要求進行試車，試車時發現泵體異（yì）音較大，迷（mí）宮（gōng）密封處依然（rán）漏液。由此（cǐ）判斷，新換的迷宮密封再次被磨損（sǔn）。
2 事故原因分析
根據以上（shàng）的（de）設備事故現象，我公司決（jué）定徹查P4566B泵迷宮密封磨損的原因，具體解決方（fāng）案和（hé）步驟如下：
2.1 轉子軸運轉軌跡測量
以電機與（yǔ）泵體之間的連接框架為基準，製作專用夾具，使用百分表測量氬泵轉子軸的徑向（xiàng）跳動（dòng），測量結（jié）果顯示，轉子軸軸頭（tóu）處徑向跳動為0.15mm，可以判斷，轉子軸運轉徑向跳動是造成密（mì）封磨損的直接原因。
2.2 轉子軸徑向跳動原因（yīn）分析
轉（zhuǎn）子軸徑向跳動，可能存在的原因有以下2方麵：(1)轉子軸彎曲（qǔ）或軸中間聯接不同心（xīn）；(2)轉（zhuǎn）子軸（zhóu）中心線與泵體中（zhōng）心線不（bú）同心。
我們對轉子軸運轉（zhuǎn）軌跡（jì）詳細分析後認為，轉子彎曲情況下。軸頭運轉的軌跡應該與泵體同心且沿圓周均勻，而不是固定地偏向某一側。為了進一步證明以上的分析（xī）結論（lùn），我們將該泵的轉子軸拆卸（xiè），放到（dào）車床上用百分表進行徑向（xiàng）跳動測量，測量結果顯示，轉子軸的徑向跳動為0.02mm，故得到轉子軸沒有彎曲的結論。而且（qiě）可以確認，轉子軸的徑向跳動的結果是轉子軸中心線與泵體中心（xīn）線不同（tóng）心造成的（de），並（bìng）且，兩軸線不平行。
2.3 轉子軸中心線與（yǔ）泵體中（zhōng）心（xīn）線不（bú）同心的原因分析
如圖1所示，該泵的轉子軸是依靠電機（jī）的一副（fù）軸承定（dìng）位的，因此，我們首先對軸承進行了檢查。經檢查，確認（rèn）電機軸承（chéng）無異常。因此，Z終決定以轉子軸為基（jī）準，依次對（duì）電機定子端麵法（fǎ）蘭止口、連接框架、泵體進（jìn）行（háng）檢測，尋找該液體泵迷宮密封磨損的根本原因。
(1)以電機軸（zhóu）為（wéi）基準，測（cè）量電機定子（zǐ）端麵法蘭止口（kǒu）與電機軸的同（tóng）心度，經測量，偏差是0.02～0.03mm，確認電機（jī）軸與定子之間裝配正常；
(2)以轉子軸(電機軸的延長)為基（jī）準，測量連接框架端麵法蘭止口與轉子軸的（de）同心度，經測量，同心度偏差為0.10mm。
通過對上（shàng）述測量的結果分析，可以確認連接框架變形是（shì）造成該泵迷宮密封磨損的根本原因。經（jīng）分析，連接框架變形的原（yuán）因主要有以下2個方（fāng）麵：
(1)連接框架（jià）由4根空心不鏽鋼方管（guǎn）焊接而成，強度較弱（ruò）；
(2)該泵采取的是臥式安裝，在安裝時由於安裝方法不合理，泵體受（shòu）到較大應力。
3 技術改造方案確定與實（shí）施
通過測量分析確認，液體泵密封磨損的根本原因是（shì）連接框架變形，因此（cǐ），整改的措施（shī）應該針對（duì）連接框架的變形。
確定的初步方案是：製作專用工具，對連接框架進行外（wài）力矯正。但考慮到沒有先進可靠的矯正設備，無（wú）法保證（zhèng）矯正精（jīng）度，故此方案不切實際。
經（jīng）過進一步討論，攻關（guān）小組將方案優化為：先嚐試旋轉連接框架的安（ān）裝位置，然後根據轉子軸的徑向跳動測量結果確定是否進行矯正，具體的檢修操作如下：檢（jiǎn）修人員先將連（lián）接框架安裝方向旋轉180°，以轉子軸中心（xīn）為（wéi）基準，對連接框架端麵法蘭止口同心度進行（háng）測量，結果是Z大偏差為0.04mm，該安裝偏差（chà）在允許範圍之內（nèi）。然後依次對泵體各部件進行安裝，安裝完畢後對該液體泵進行（háng）試車（chē）前的手動盤車，迷宮密（mì）封處沒有異（yì）音，故障得到解決。
不過為了提高此次試車的（de）成功率，我們還（hái）采取了以（yǐ）下幾項措（cuò）施：
(1)將（jiāng）該液體泵所使用的密封氣源由原來的氮氣改為露點要求更高的氬氣，並且按設備（bèi）使用說明調（diào）整好密封氣的壓力；
(2)由（yóu）於該泵是臥式安（ān）裝，液體泵蝸殼部分處於懸臂狀態，所以在安裝該泵時，要（yào）保證所有緊固螺栓處於自由狀態下進行緊固，以使該泵的連接框架不受較大的外力而變形；
(3)關注該（gāi）泵試車時（shí）的操作，預冷前加溫吹掃要徹底，然後在確認泵體預冷（lěng）充分的情況下再進行試車。
4 結語
總結本次處理故障的經驗，具體有以下幾個方麵：
(1)要對故（gù）障現象進（jìn）行認真分析，然後采取有效的方案查找故障原因。在出現多種可（kě）能性原因（yīn）時，要做（zuò）到冷靜思考，逐一排除（chú）次要原因，抓住（zhù）主要原因，Z終（zhōng）根據所查找到（dào）的原因采（cǎi）取（qǔ）切實可行的解決措施。
(2)根據工藝和實際生（shēng）產特點，在整個故障處理過程（chéng）中，特別需要注意安全問題。首先，對於低溫設備的檢修工作要注（zhù）意防凍，設備檢修前一定要排（pái）液加溫吹掃徹底；其次（cì），在液體泵所安裝的小（xiǎo）冷箱中檢（jiǎn）修屬於受限空間作業，要有專職（zhí）的監護人員，並且作業人員必須隨時監測冷箱（xiāng）中（zhōng）的氧含量，防止窒息；第三（sān），此類檢修工作是在製氧機不停機的狀態下進行的（de），所以在實施作（zuò）業前要有周密的工藝操作安全措施，防止崗位人員誤操作而造成對檢修人員的傷害。
我們通過此次（cì）對循環（huán）氬泵（bèng）P4566B的故障檢修，掌握了一些（xiē）故障處理的方法（fǎ）和步驟（zhòu），積（jī）累了（le）大量的現場工作經驗，受益匪淺。通過近3年的運行觀（guān）察，該泵至今沒有再出現（xiàn）迷宮密封（fēng）磨損的問題，故障得到徹（chè）底解決。
來源：《機電信息》2011年（nián）24期
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