宛樂征

摘 要：高壓注水泵是裝置的關(guān)鍵設(shè)備。如發(fā)生故障會導(dǎo)致高壓空冷注水中斷，極大影響裝置的安全運行。本文通過對運行過程中彈簧斷裂，注水量下降，管線震動大，聲音異響等常見問題進行分析，并提出相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：彈簧斷裂;注水量下降;管線震動大

高壓注水泵型號為：PTO190-130*205，由意大利PREONI泵業(yè)有限公司制造，采用三柱塞結(jié)構(gòu)。曲軸箱潤滑采用強制潤滑，減速箱為飛濺潤滑方式。填料采用除鹽水冷卻方式，泵設(shè)計壓力17.8MPa，最大流量44Nm3/h。主要以連續(xù)注水的方式注入渣油加氫高壓空冷入口以溶解銨鹽，防止銨鹽結(jié)晶堵塞管束，對生產(chǎn)造成不利影響。

1 注水泵故障情況

注水泵在運行過程中的常規(guī)故障是彈簧斷裂，注水量下降，聲音異常，管線振動大。其中又以彈簧斷裂占整個故障率的一半以上。

2 故障分析及措施

2.1 彈簧斷裂

①閥體變形。圓柱凸臺的作用是為了確保彈簧不被過量壓縮。正常彈簧的壓縮量為13mm，但由于在拆卸的過程中閥片受到常年累月的撞擊，會造成閥片與凸臺間隙出現(xiàn)變化。當(dāng)閥體軸向出現(xiàn)磨損時，彈簧為了彌補間隙會增大壓縮量。長期在此工況下運行，會降低彈簧使用壽命。當(dāng)閥體徑向出現(xiàn)磨損時，彈簧的運動軌跡由最初的單一上下運動變?yōu)樯舷伦笥覔u動，作用形態(tài)的變化也會降低使用壽命;②安裝方法簡單粗暴。根據(jù)注水泵原廠模具判斷：液力端閥及閥片是通過整體安裝。中間體與兩側(cè)閥體為過盈配合并保持一定同心度，閥體在地面安裝完成后，再通過套筒送入缸體內(nèi)。但在實際安裝過程中，由于現(xiàn)場條件限制，通常是將入口閥體送入缸體后，再將中間體和出口閥送入缸體，通過敲擊的方式進行安裝。此種方法安裝后，可能會造成同心度出現(xiàn)變化，彈簧及閥片在工作時受力出現(xiàn)變化。在運行過程中會加劇彈簧磨損。

2.2 運行過程中注水量下降

①彈簧斷裂。當(dāng)運行過程中彈簧斷裂，斷裂彈簧卡在閥片處，造成閥片壓縮不嚴(yán)，會引起注水量突然下降。出口流量不均勻運行會造成管線震動，進而傳遞至曲軸箱及減速箱側(cè)，對設(shè)備安全運行造成較大影響;②閥片斷裂。在柱塞長期往復(fù)運行期間，會造成閥片及閥座磨損。當(dāng)閥片出現(xiàn)裂紋時，會造成注水量緩慢下降，并伴隨震動加大，由于故障現(xiàn)象不明顯，巡檢期間不易發(fā)現(xiàn)，需要在機泵檢修期間，重點關(guān)注閥片運行狀態(tài);③柱塞斷裂。a高壓注水泵密封是通過螺紋及半卡環(huán)連接，通過柱塞桿傳遞拉應(yīng)力帶動柱塞運動。當(dāng)柱塞裝配間隙調(diào)整不當(dāng)會產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，造成柱塞在往復(fù)運動過程中承受沖擊力增大。因此合理的裝配配合可以使作用在柱塞根部的應(yīng)力降低，避免因松動造成附加應(yīng)力;b柱塞在往復(fù)運行過程中起破壞作用的是拉應(yīng)力。填料壓蓋過緊會導(dǎo)致柱塞表面與填料及隔圈摩擦增大，易引起柱塞拉毛。填料密封不同心，將導(dǎo)致柱塞軌跡偏移，運動時就會與填料襯套摩擦，降低柱塞使用壽命。因此在日常維修期間，要及時調(diào)節(jié)填料壓蓋松緊度;維修過程中不斷盤車，防止拉應(yīng)力過大，影響設(shè)備正常運行。

2.3 安全閥故障失效

高壓注水泵流體介質(zhì)是除氧水混合分餾塔頂凝結(jié)水，通過采樣分析：硫化物為450mg/L，氯化物為15mg/L，氨氮含量為7.6mg/L。因此會存在濕硫化氫腐蝕及氯離子腐蝕情況的出現(xiàn)。而該彈簧的介質(zhì)是60crva，它是一種含碳量為0.50%～0.64%的合金鋼，具有較大的屈服強度及抗疲勞強度及足夠的韌性和塑性。但抗?jié)窳蚧瘹涓g及氯離子腐蝕性能較差，暴露在高濃度硫化物環(huán)境下易破壞金屬表面保護膜，銹蝕母體。因此在今后的使用過程中建議采用外夾套波紋管式彈簧安全閥代替，以降低硫化物對彈簧影響，延長使用壽命。

2.4 管線振動

振動的基本形式有三種：自由振動，受迫振動和自激振動。自由振動是一種依靠彈性系統(tǒng)的彈性力維持的振動;受迫振動是系統(tǒng)在外力的作用下引起的振動;自激振動其維持振動的力產(chǎn)生于其振動本身。注水泵往復(fù)運動的工作方式會引起流體的壓力脈動，當(dāng)流體的振動頻率與管線的固有頻率相同時，就會引起管線產(chǎn)生共振。

①入口管線振動。裝置內(nèi)兩臺注水泵入口管線采用并聯(lián)連接，當(dāng)一臺泵運行，另一臺泵入口管線被帶動從而導(dǎo)致大幅波動。因此通過致力于改變?nèi)肟诠芫€的壓力脈動頻率來降低振動。a清理入口管線過濾器，降低濾網(wǎng)目數(shù);b提升注水泵前緩沖罐的操作壓力;c逐漸減小入口管線手閥開度，將出入口管線導(dǎo)淋聯(lián)通。通過嘗試以上措施，現(xiàn)已基本解決入口管線振動問題;②出口管線振動。當(dāng)出口管線振動并伴隨流量波動時，應(yīng)重點檢查出口蓄能器運行狀態(tài)并檢查蓄能器皮囊是否有破裂的情況。另外通過對皮囊充氮，檢查有無慢撒氣及壓力下降的情況。

3 維修策略及建議

①彈簧連續(xù)運行滿3個月應(yīng)定期切換;②柱塞及哈佛頭運行滿6個月應(yīng)著色檢查;運行滿18個月強制更換，柱塞修復(fù)，哈佛頭更換;③潤滑油濾芯、填料、骨架密封運行滿12個月強制更換;④密封膠圈運行滿6個月定期更換;⑤每三個月檢查一次出口蓄能器皮囊壓力，皮囊使用滿12個月定期更換。

4 結(jié)論

①針對彈簧斷裂問題要重點檢查閥體有無破損，閥體與中心體同心度是否合適;②注水量下降可以通過檢查彈簧、閥片、柱塞、安全閥運行狀態(tài)作出初步判斷;③選用內(nèi)帶波紋管保護的安全閥，可以大幅提高設(shè)備的使用壽命;④針對注水泵出入口管線振動的問題，可以通過改變管線內(nèi)流體的振動頻率來實現(xiàn)。

參考文獻：

[1]劉福，季東.高壓往復(fù)泵柱塞斷裂故障原因分析及解決方案[J].科技博覽，2013（25）：68.