本系列的第一部分介绍了一项调查，涉及三台双吸水平中开泵（标记为 2A、2B 和 2C）。自安装以来一直存在机械密封问题。East Kentucky发电厂的四个发电机组中，第二单元是唯一一个出现这些问题的机组。

安装了泵可靠性、效率测量和数据采集系统（PREMS-2A）来排除这种故障，并跟踪与泵的可靠性（振动、温度）和性能（扬程、功率和效率）相关的参数。本部分将探讨数据趋势和分析。

图1：来自PREMS-2A系统的实时数据截图（图形由作者提供）

如图1和图2所示，在16小时（8,279 个数据点）内，泵扬程在88到131英尺之间变化，流量在3,600到6,000加仑/分钟（gpm）。这表明泵2A的运行合理地接近其最佳效率点（BEP），并且预计不会发生异常的内部流动引起的干扰或汽蚀。泵2B和2C显示出类似的结果。将数据转换到OEM曲线上，可以得到以下信息：

1）泵2A通常在3,600到6,000 gpm之间运行。

2）泵2B在4,000到5,500 gpm之间运行。

3）泵2C在4,000至5,800 gpm之间运行。

超声波流量计的精度为8 %至10 %，皮托管的精度为1 %至2 %。与超声波流量计相比，皮托管流量计通常读取的流量略高（约6 %）。

如数据所示，轴承箱温度读数并不高，并且呈现出缓慢的变化趋势，主要反映了昼夜环境温度的变化 - 没有“确凿的证据”。

一家进行流量测量的公司获得了2016年9月9日至16日的流量记录。

工厂正常运行期间，将有两台泵运行；如果工厂处于大修期间，则只有一台泵运行，直到涡轮机冷却（大约两到三天），然后在大修期间关闭所有泵。如果发生短期故障维修，将运行一台泵，因为涡轮机仍然很热。一旦机组重新启动，两台泵都将运行。

在早期的PREMS-2A测试中，该团队根据压力推断出流量，假设性能不会下降。这意味着每台泵的流量范围在4,000至5,500 gpm。然而，流量测量公司的数据显示，当两台泵一起运行时，每台泵大约3,000到4,000 gpm的流量，当一台泵运行时，大约有4,500 gpm的流量。这意味着流量比OEM曲线预期的流量下降约1,000 gpm。该公司表示，其超声波流量计的读数往往比实际流量低6 %左右，这一点通过完成皮托试验和流量试验得到了证实。典型的4,000 gpm读数需要校正到大约1.06 x 4,000=4,240 gpm；例如，300 gpm的修正，或者与OEM曲线相比存在700 gpm的不足。

泵2A和2C在沿流动方向的振动在0.15和0.25英寸/秒之间波动【总体，均方根（RMS）】，在垂直于流动方向的方向上保持小于0.1英寸/秒。泵2B的振动较低，小于0.1英寸/秒。

作为参考，0.3英寸/秒被视为（高）报警，0.5英寸/秒是高高报警。数据表明，不存在明显的振动问题。注意到泵2C的振动波动发生了一些变化，但振动水平保持相对较低，从未超过约0.25英寸/秒。

振动也由手持式快速傅里叶变换（FFT）分析仪沿着每台泵支架的整个周边（四个侧面中的每一个：沿顶部钢构件，底部和两侧的三个位置）进行手动验证。正如预期的那样，上部构件（横杆）与侧面或下部构件相比表现出更高的振动【上部构件为0.08英寸/秒，下部构件（基础水平）逐渐降低至0.02英寸/秒】。这表明支撑结构的结构完整性是充分的。

然而，对整台泵的轴向（从顶部轴承箱开始，沿着壳体向下移动，最终到达下部轴承箱）进行详细的（也是手动的）横向检测后，发现了奇怪的结果。虽然整台泵和轴承箱的振动很低，但下部轴承箱（泵2B）一侧的振动（0.56英寸/秒）明显高于另一侧（0.11英寸/秒） - 基本上处于相同的高度。

1,778 rpm的转速，其运行速度频率为29.6 Hz（1X）。下轴承的1侧出现显著振动（低于15 Hz），而相对侧（仅几英寸远）几乎没有振动。

下部轴承箱的结构细节被怀疑受到了损伤（破裂、轴承配合松动等）。在这种情况下，这种低频率的锤击作用可能是导致密封完整性受损和失效的一个因素。

1）管道负载，以确保泵不会因管道负载偏转而翘曲（使用千分表来查看管道上可能导致密封损坏的负载量）

2）密封状况，包括排气装置（在垂直位置，缺乏排气可能会阻止空气从密封室逸出。这可能会产生气囊/液囊和密封面润滑不良，从而导致密封面烧坏和失效）

3）轴承孔的尺寸和配合

4）密封冲洗管道状况，以确认密封冲洗处于活动状态（管道没有堵塞或旋风分离器没有故障/堵塞）

机械密封的一种替代方案是简单的填料（可能带有液封环/冲洗）。如果填料室设计为具有后续腔和衬套，以进一步限制通过密封的任何泄漏流，则可以增强这种布置。后续腔会慢慢积聚通过填料的任何小泄漏，并且在沿着轴流向轴承之前，填料的泄漏将被引导到排液管中 - 永远不会通过压盖进入轴承。

这种布置简单、廉价且可靠。对于任何不需要机械密封的安装来说，消除最薄弱的组件（机械密封）并用更可靠的组件（填料）代替它应该是一种较好的替代方案。

由于团队无法在初始测试时读取流量，因此他们无法确定效率的实际下降。相反，他们使用原始的OEM曲线来估计流量，因此没有计算“不足”（与效率相反）的影响。他们的建议是在大修后，在GE878超声波流量计的协助下，对PREMS-2A进行额外的测试。

本系列的下一部分将讨论发生了什么：检查结果、修复和后续监测。

1）L. Nelik, Pumps & Systems, July, August, September, October 2015, “Efficiency Monitoring Saves Plants Millions” – in four parts

2）PREMS-2A Pumps On-Line Efficiency and Reliability Monitoring: http: // www. pumping-machinery. com / pump_school /PVA/pva.htm (model #11)

3）L. Nelik, “Analysis of the Thermal Behavior in the Sealing Cavity of an Overhung API Process Pump,” Proceedings of 8th International Pump Symposium, Texas A&M, March 3-5, 1991

作者简介

Nelik博士（又名“泵博士”）是Pumping Machinery LLC的总裁，这是一家总部位于亚特兰大的公司，专门从事泵咨询、培训、设备故障排除和泵维修。Nelik博士在泵和泵送设备方面拥有30年的经验。

Barry T.Brown拥有Iowa State University of Science and Technology机械工程学士学位和Northwest Missouri State University历史与地理学士学位。他是East Kentucky电力合作社的高级工厂工程师，担任冷凝器、冷却塔、空气加热器和泵的系统专家。他从事燃煤发电和工程已有15年。