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BB5型泵盘车卡涩问题研究BB5型泵盘车卡涩问题研究
文| 崔钟续 王志辉 胡壮 薛景天 杨洋 谭光宁 中化泉州石化有限公司 摘要：随着社会发展，各行业对大流量、高扬程的需求增加，BB5型泵的应用越来越多。一般情况多级泵运行较为稳定，日常故障多为机械密封泄漏、轴承损坏、振动大等，对于高温泵或者低温泵有时候会有盘车卡涩的情况，针对某现场常温多级泵运行时正常，停泵后盘车多次卡死故障进行深入分析，从口环设计间隙、口环材料硬度对比制造标准、制造厂装配各项数据、检修各项数据对比规范标准、工艺系统中是否存在杂质等方面查找原因，扩大解决思路，最终成功解决问题。 关键词：BB5型泵；盘车；卡涩； 引言 在多级泵发明之前，19世纪是活塞泵的发展高潮时期，随着人们对泵出口流量的剧增，20世纪20年代，低转速、流量低的活塞泵逐渐被高速的离心泵和回转泵代替。20世纪初，人们解决了转子润滑和密封等问题后，1851年至1875年带有导叶的多级泵相继被发明，使发展高扬程离心泵成为可能。
某装置无烯烃异丁烷泵P4142A/B制造厂家为苏尔寿，泵结构形式为卧式布置径向剖分多级高压筒型泵。结构参见，如图1。 图1 泵结构示意图 泵共计11级叶轮，叶轮背靠背式布置（5+6）。介质为异丁烷，操作温度35℃，出口压力5.77MPa，流量为59.58m3/h，启动条件为出口阀全开自启动。 该泵2020年7月投用正常，振动值较小，水平/垂直振动为0.8mm/s和0.5mm/s，两侧数据相似。 2021年正常切换三次，每周盘车两次，未发现异常。
2021年大检修前正常停泵，检修期间定期盘车时发现P4142B盘车卡涩，使用盘车器也无法盘动。随即拆检，发现中间轴套金属拉毛凸起，如图2、3。
使用激光熔覆，表面硬度由30 HRC提高至45HRC，修复后径向跳动数据最大0.02mm，中间轴套、衬套间隙0.29mm，叶轮口环间隙0.43-0.55mm，转子总窜量6.9mm，止推间隙0.08mm。检查入口滤网、入口管道情况，未发现问题。 回装投用泵振动为1.1mm/s和0.6mm/s,两侧数据相似。 之后在2月8日，3月8日，P4142B都为运转时振动正常，而停泵后再次出现无法盘车情况。磨损情况也都为中间轴套、衬套磨损，卡涩，如图4、5。
3月8日检修后根据中间轴套损坏程度，决定更换新采购配件，并要求厂家增加配件硬度。检修后设备运行正常。7月15日正常停泵后盘车再次卡涩，拆检发现中间轴套、衬套轻微磨痕，一级叶轮口环处拉毛凸起，确认引起盘车卡死的主要原因，如图6。
更换叶轮口环并新调整轴承箱位置，调整同轴度偏差小于0.04mm。维修后启动振动水平、垂直3.5 mm/s和0.9mm/s（DE），2.9 mm/s和0.8mm/s（NDE）。通过频谱分析为1倍频成分，大概率是转子不平衡[1]所致，由于本次更换口环，疫情期间转子无法外送做动平衡。 8月15日，P4142A停车后盘车，出现无法盘车情况，停泵拆检发现中间轴套、衬套、平衡鼓、7级和10级口环磨损，如图7、8。
P4142A检修更换中间轴套、衬套，由于口环磨损较小，不会对轴向力影响过大[2-4]。未大面积拉毛凸起，打磨后回装，未更换口环。测量轴跳动、叶轮跳动、调整轴承箱位置，检查入口过滤器、检查泵出入口管线应力[5]、调整管线支撑，确认数据合格后回装。
前两次故障原因为中间轴套、衬套磨损[6-9]，从测量轴跳动情况来看，轴未见弯曲，其他叶轮口环未见磨损，分析可能原因： 3.1 介质脏：异物进入轴套在间隙较小位置沉积，盘车致使硬物将中间轴套、衬套位置金属拉毛凸起。检查入口过滤器较干净，滤网为40目，对于造成中间轴套、衬套卡涩粒径应在0.1mm左右，泵入口滤网无法过滤该尺寸杂质。 3.2 口环等材质软：中间轴套、衬套金属材质为泵壳材质A743 CA6NM，叶轮口环材质A743 CA40,表面淬火处理，从损坏现象分析，该材质偏软，异物进入后引起金属凸起并黏合，导致无法盘车。按照API 610要求，口环耐磨表面应当具有至少50布氏硬度差，除非两种耐磨环表面硬度都超过400HB[10]。 3.3 轴跳动测量数据如下：如图9，表1（标准≤0.025mm） 图9 测量轴跳动位置示意图 表1 轴跳动值 3.4 叶轮口环跳动数据，跳动数据可以看出轴是否弯曲变形。测量数据如表2（标准≤0.05mm） 表2 叶轮口环跳动值 3.5 叶轮口环间隙，口环间隙过大影响泵效率[11-14]，过小易造成动静摩擦。测量数据如表3 表3 叶轮口环间隙值 3.6 泵出入口管线应力： 泵出入口管线应力会影响泵的运行，经过现场检查发现出口管线错口1.2mm，重新焊接出入口管线确保错口小于0.5mm，角位移小于0.2mm。 3.7 泵初始定中问题： 泵两侧轴承箱在对角有两个定位销，如果初始定位不准将会导致转子与定子同轴度出现偏差，严重会造成间隙小的位置磨损。 通过检测泵转子与密封腔同轴度，发现偏差较大，非驱动偏差0.1mm，调整后数据如图10。
3.8 轴挠度 该泵轴长2270.1mm，轴承位置直径60mm，跨度较大，轴存在一定挠度，挠度可以通过公式计算或者实际测量，但实际需了解制造厂在制作扩压器时是否考虑转子挠度问题。根据情况适当调整转子相对位置。
几次故障现象为运转时未发现问题，停泵后盘车卡死，从现象分析造成盘车卡死的主要原因是中间轴套、衬套、口环材料磨损凸起，造成这样现象原因为动静零件摩擦，中间轴套、衬套间隙在0.28-0.32mm（直径），泵投用时间约2年，运行稳定，近半年造成动静磨损中间一定有诱因，通过扩大排查范围，该泵入口罐前有精制器过滤器，过滤精度为2μm，考虑过滤器是否存在问题。 通过工艺专业配合，精制器过滤器打开后发现精制器滤芯倾倒，部分滤芯短路，且在滤芯出口侧发现金属铁锈及沙粒，应该是造成卡涩的主要原因，如图11。
对于口环磨损时机有两种推测：（1）泵运转时磨损。（2）停泵后盘车磨损。根据深入分析认为停泵后盘车磨损可能更大，原因有： 1）泵运转时，电机扭矩较大，如果发生摩擦，所产生的热量较大，对于此类金属材质将产生更大的金属凸起，会导致泵在运转时抱死。 2）泵运转时轴套、衬套或口环两侧有差压，且零件间隙较小，即大杂质无法进入小间隙，小杂质进入再被冲出去，不会停留在中间轴套、衬套位置。 3）停泵后杂质沉积在泵底部，盘车后杂质仍保留在间隙中，口环圆周间隙并不相等，间隙变化杂质导致口环磨损卡涩，而后使用盘车器盘后加重磨损，而金属材质较软，金属拉毛凸起，造成卡死。 至于泵入口过滤器是否考虑增加目数，答案是否定的，理由是如果增加到能过滤0.1mm杂质，过滤精度过高，在入口过滤器堵塞时将会导致泵抽空，进而引起其他问题。 为验证硬度问题，使用里氏硬度计测量口环硬度，如表4： 表4 泵各位置硬度测量值 洛氏硬度HRB和布氏硬度通过ASTM金属换算表查询近似156-187HB.当然通过里氏硬度计现场测量会存在一定偏差。查询ASTM A743 CA40最大硬度不超过269HB，CA6NM最大硬度不超过285HB[15]。从口环损坏情况看，硬度不够是主要原因。前两次临时熔覆的配件，虽说修复厂承诺硬度能达到45HRC，但拆检结果说明硬度并没有达到或者熔覆加工面较薄，硬杂质将表面破坏，最终仍拉毛凸起。所以解决该问题的根本方法还是增加配合零件硬度。 转子定中：定中正常在制造厂完成，现场不需要调整。但该泵在故障两次后，我们重新梳理了所有原因，决定扩大排查范围。调整定中步骤：先不安装机械密封，回装轴承箱。现场需要使用小直径千分表固定在轴上，千分表测量杆与密封腔内圆接触，旋转读数。调整轴承箱调节螺栓，改变转子位置。调整后重新为轴承箱加工定位锥孔，建议使用1:50锥度销。加工后使用定位销定位后复测定中值，复核调整值是否准确。 盘车频次：按照公司动设备管理制度规定每周盘车两次，查询了国内外多家泵厂说明书，如表5。 表5 不同泵厂对于盘车要求 通过上表可得，从各厂家说明书上查询储存及运输维护间隔，差别较大，从实际工程建设期间及泵运转情况，大部分泵出厂至现场安装试泵，间隔6个月以上，实际试车并没有大批轴弯曲问题。而预冷/热问题国内与国外理念也完全不同，但从实际经验上看预冷/热期间盘车并不必要，与盘车频次一样，都值得商榷。
后续使用情况：在排查并整改各类原因后，泵投用运转正常，多次停泵后盘车再未出现卡涩情况，问题彻底解除。 设备故障后，需要从不同角度展开问题，不但从设备角度出发，同时也应考虑工艺系统的影响，另外设备厂家的安装参数也可以大胆怀疑，对比技术协议、制造标准等找出异常，尽可能做到全面排查，才能从根本上解决问题。 参考文献
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