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BB5型泵盤車卡澀問題研究來源：泵友圈
文| 崔鐘續 王志輝 胡壯 薛景天 楊洋 譚光寧 中化泉州石化有限公司 摘要：隨著社會發展，各行業對大流量、高揚程的需求增加，BB5型泵的應用越來越多。一般情況多級泵運行較為穩定，日常故障多為機械密封泄漏、軸承損壞、振動大等，對于高溫泵或者低溫泵有時候會有盤車卡澀的情況，針對某現場常溫多級泵運行時正常，停泵后盤車多次卡死故障進行深入分析，從口環設計間隙、口環材料硬度對比制造標準、制造廠裝配各項數據、檢修各項數據對比規范標準、工藝系統中是否存在雜質等方面查找原因，擴大解決思路，最終成功解決問題。 關鍵詞：BB5型泵；盤車；卡澀；
引言 在多級泵發明之前，19世紀是活塞泵的發展高潮時期，隨著人們對泵出口流量的劇增，20世紀20年代，低轉速、流量低的活塞泵逐漸被高速的離心泵和回轉泵代替。20世紀初，人們解決了轉子潤滑和密封等問題后，1851年至1875年帶有導葉的多級泵相繼被發明，使發展高揚程離心泵成為可能。
故障情況介紹 某裝置無烯烴異丁烷泵P4142A/B制造廠家為蘇爾壽，泵結構形式為臥式布置徑向剖分多級高壓筒型泵。結構參見，如圖1。
圖1 泵結構示意圖 泵共計11級葉輪，葉輪背靠背式布置（5+6）。介質為異丁烷，操作溫度35℃，出口壓力5.77MPa，流量為59.58m3/h，啟動條件為出口閥全開自啟動。 該泵2020年7月投用正常，振動值較小，水平/垂直振動為0.8mm/s和0.5mm/s，兩側數據相似。 2021年正常切換三次，每周盤車兩次，未發現異常。
故障經過及處理過程 2021年大檢修前正常停泵，檢修期間定期盤車時發現P4142B盤車卡澀，使用盤車器也無法盤動。隨即拆檢，發現中間軸套金屬拉毛凸起，如圖2、3。
圖2 中間軸套、襯套位置
圖3 中間軸套凸起 使用激光熔覆，表面硬度由30 HRC提高至45HRC，修復后徑向跳動數據最大0.02mm，中間軸套、襯套間隙0.29mm，葉輪口環間隙0.43-0.55mm，轉子總竄量6.9mm，止推間隙0.08mm。檢查入口濾網、入口管道情況，未發現問題。 回裝投用泵振動為1.1mm/s和0.6mm/s,兩側數據相似。 之后在2月8日，3月8日，P4142B都為運轉時振動正常，而停泵后再次出現無法盤車情況。磨損情況也都為中間軸套、襯套磨損，卡澀，如圖4、5。
圖4 中間軸套磨損
圖5 中間襯套磨損 3月8日檢修后根據中間軸套損壞程度，決定更換新采購配件，并要求廠家增加配件硬度。檢修后設備運行正常。7月15日正常停泵后盤車再次卡澀，拆檢發現中間軸套、襯套輕微磨痕，一級葉輪口環處拉毛凸起，確認引起盤車卡死的主要原因，如圖6。
圖6 一級葉輪口環磨損 更換葉輪口環并新調整軸承箱位置，調整同軸度偏差小于0.04mm。維修后啟動振動水平、垂直3.5 mm/s和0.9mm/s（DE），2.9 mm/s和0.8mm/s（NDE）。通過頻譜分析為1倍頻成分，大概率是轉子不平衡[1]所致，由于本次更換口環，疫情期間轉子無法外送做動平衡。 8月15日，P4142A停車后盤車，出現無法盤車情況，停泵拆檢發現中間軸套、襯套、平衡鼓、7級和10級口環磨損，如圖7、8。
圖7 10級本體口環磨損
圖8 10級葉輪口環磨損 P4142A檢修更換中間軸套、襯套，由于口環磨損較小，不會對軸向力影響過大[2-4]。未大面積拉毛凸起，打磨后回裝，未更換口環。測量軸跳動、葉輪跳動、調整軸承箱位置，檢查入口過濾器、檢查泵出入口管線應力[5]、調整管線支撐，確認數據合格后回裝。
原因分析 前兩次故障原因為中間軸套、襯套磨損[6-9]，從測量軸跳動情況來看，軸未見彎曲，其他葉輪口環未見磨損，分析可能原因： 3.1 介質臟：異物進入軸套在間隙較小位置沉積，盤車致使硬物將中間軸套、襯套位置金屬拉毛凸起。檢查入口過濾器較干凈，濾網為40目，對于造成中間軸套、襯套卡澀粒徑應在0.1mm左右，泵入口濾網無法過濾該尺寸雜質。 3.2 口環等材質軟：中間軸套、襯套金屬材質為泵殼材質A743 CA6NM，葉輪口環材質A743 CA40,表面淬火處理，從損壞現象分析，該材質偏軟，異物進入后引起金屬凸起并黏合，導致無法盤車。按照API 610要求，口環耐磨表面應當具有至少50布氏硬度差，除非兩種耐磨環表面硬度都超過400HB[10]。 3.3 軸跳動測量數據如下：如圖9，表1（標準≤0.025mm）
圖9 測量軸跳動位置示意圖 表1 軸跳動值
3.4 葉輪口環跳動數據，跳動數據可以看出軸是否彎曲變形。測量數據如表2（標準≤0.05mm） 表2 葉輪口環跳動值
3.5 葉輪口環間隙，口環間隙過大影響泵效率[11-14]，過小易造成動靜摩擦。測量數據如表3 表3 葉輪口環間隙值
3.6 泵出入口管線應力： 泵出入口管線應力會影響泵的運行，經過現場檢查發現出口管線錯口1.2mm，重新焊接出入口管線確保錯口小于0.5mm，角位移小于0.2mm。 3.7 泵初始定中問題： 泵兩側軸承箱在對角有兩個定位銷，如果初始定位不準將會導致轉子與定子同軸度出現偏差，嚴重會造成間隙小的位置磨損。 通過檢測泵轉子與密封腔同軸度，發現偏差較大，非驅動偏差0.1mm，調整后數據如圖10。
圖10 轉子定中數據 3.8 軸撓度 該泵軸長2270.1mm，軸承位置直徑60mm，跨度較大，軸存在一定撓度，撓度可以通過公式計算或者實際測量，但實際需了解制造廠在制作擴壓器時是否考慮轉子撓度問題。根據情況適當調整轉子相對位置。
原因進一步思考 幾次故障現象為運轉時未發現問題，停泵后盤車卡死，從現象分析造成盤車卡死的主要原因是中間軸套、襯套、口環材料磨損凸起，造成這樣現象原因為動靜零件摩擦，中間軸套、襯套間隙在0.28-0.32mm（直徑），泵投用時間約2年，運行穩定，近半年造成動靜磨損中間一定有誘因，通過擴大排查范圍，該泵入口罐前有精制器過濾器，過濾精度為2μm，考慮過濾器是否存在問題。 通過工藝專業配合，精制器過濾器打開后發現精制器濾芯傾倒，部分濾芯短路，且在濾芯出口側發現金屬鐵銹及沙粒，應該是造成卡澀的主要原因，如圖11。
圖11 過濾器出口雜質 對于口環磨損時機有兩種推測：（1）泵運轉時磨損。（2）停泵后盤車磨損。根據深入分析認為停泵后盤車磨損可能更大，原因有： 1）泵運轉時，電機扭矩較大，如果發生摩擦，所產生的熱量較大，對于此類金屬材質將產生更大的金屬凸起，會導致泵在運轉時抱死。 2）泵運轉時軸套、襯套或口環兩側有差壓，且零件間隙較小，即大雜質無法進入小間隙，小雜質進入再被沖出去，不會停留在中間軸套、襯套位置。 3）停泵后雜質沉積在泵底部，盤車后雜質仍保留在間隙中，口環圓周間隙并不相等，間隙變化雜質導致口環磨損卡澀，而后使用盤車器盤后加重磨損，而金屬材質較軟，金屬拉毛凸起，造成卡死。 至于泵入口過濾器是否考慮增加目數，答案是否定的，理由是如果增加到能過濾0.1mm雜質，過濾精度過高，在入口過濾器堵塞時將會導致泵抽空，進而引起其他問題。 為驗證硬度問題，使用里氏硬度計測量口環硬度，如表4： 表4 泵各位置硬度測量值
洛氏硬度HRB和布氏硬度通過ASTM金屬換算表查詢近似156-187HB.當然通過里氏硬度計現場測量會存在一定偏差。查詢ASTM A743 CA40最大硬度不超過269HB，CA6NM最大硬度不超過285HB[15]。從口環損壞情況看，硬度不夠是主要原因。前兩次臨時熔覆的配件，雖說修復廠承諾硬度能達到45HRC，但拆檢結果說明硬度并沒有達到或者熔覆加工面較薄，硬雜質將表面破壞，最終仍拉毛凸起。所以解決該問題的根本方法還是增加配合零件硬度。 轉子定中：定中正常在制造廠完成，現場不需要調整。但該泵在故障兩次后，我們重新梳理了所有原因，決定擴大排查范圍。調整定中步驟：先不安裝機械密封，回裝軸承箱?，F場需要使用小直徑千分表固定在軸上，千分表測量桿與密封腔內圓接觸，旋轉讀數。調整軸承箱調節螺栓，改變轉子位置。調整后重新為軸承箱加工定位錐孔，建議使用1:50錐度銷。加工后使用定位銷定位后復測定中值，復核調整值是否準確。 盤車頻次：按照公司動設備管理制度規定每周盤車兩次，查詢了國內外多家泵廠說明書，如表5。 表5 不同泵廠對于盤車要求
通過上表可得，從各廠家說明書上查詢儲存及運輸維護間隔，差別較大，從實際工程建設期間及泵運轉情況，大部分泵出廠至現場安裝試泵，間隔6個月以上，實際試車并沒有大批軸彎曲問題。而預冷/熱問題國內與國外理念也完全不同，但從實際經驗上看預冷/熱期間盤車并不必要，與盤車頻次一樣，都值得商榷。
總結 后續使用情況：在排查并整改各類原因后，泵投用運轉正常，多次停泵后盤車再未出現卡澀情況，問題徹底解除。 設備故障后，需要從不同角度展開問題，不但從設備角度出發，同時也應考慮工藝系統的影響，另外設備廠家的安裝參數也可以大膽懷疑，對比技術協議、制造標準等找出異常，盡可能做到全面排查，才能從根本上解決問題。 參考文獻
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