循環氬泵迷宮密封磨損故障分析與處理
2013-01-28
作者：厲洪波
（濟南鮑德氣體有限公司）
摘 要：針對40000Nm3/h制氧空分設備循環氬泵多次發生迷宮密封磨損問題，對其故障現象和原因進行了分析研究，并采取相應的檢修方案和工藝措施，從而徹底解決了密封磨損問題，取得了良好的使用效果。（濟南鮑德氣體有限公司）
關鍵詞：大型空分設備；循環氬泵；迷宮密封；磨損
0 引言
濟南鮑德氣體有限公司于2001年3月18日正式掛牌成立，主要產品是氧氣，主導產品有氮氣、氬氣、壓縮空氣。公司目前擁有6臺套制氧機，具有l3.5萬m3/h的制氧能力，制氧設備采用先進的工藝流程及具有先進水平的控制技術，制氧裝備水平和技術水平達到了先進、國內一流。公司質量檢測儀器30余臺套，主要過程質量檢驗全部采用進口設備，具有強大過程和Z終產品的檢驗能力，現已一舉發展成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企業。2005年，我公司引進1臺由林德工程(杭州)有限公司所提供的40000Nm3/h制氧空分設備，該制氧機采用常溫分子篩凈化、空氣循環增壓、增壓透平膨脹進下塔、全精餾制氬、液空全回流提取粗氪氙、氧、氬產品內壓縮的先進工藝流程，該空分設備投產后運行較為平穩。
2008年6月，我公司的40000Nm3/h空分設備有1臺工藝循環氬泵發生r迷宮密封磨損故障，危及空分系統的穩定運行。經過細斂分析查找故障發生原因，然后采取相應的措施，目前該泵能夠穩定運仃，密封磨損故障再也沒有發生。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l8.5kw，額定轉速2940r/min，額定電流34.5A，頻率50Hz。此泵是電機通過剛性聯軸器1直接連接泵的轉子軸7，泵體是依靠連接框架3與電機連接，利用變頻啟動，在一定轉速下將液體介質輸出，從而滿足工藝運行要求。圖1是循環氬泵的結構示意圖。
2008年6月13日，崗位點檢人員發現循環氬泵P4566B軸封漏液嚴重，在調節軸封處密封氣壓力后，漏液情況沒有明顯變化，隨即開啟備用泵P4566A，然后對P4566B泵以及與其相連工藝管道進行加溫吹掃，加溫吹掃完畢后對P4566B泵所安裝的小冷箱進行扒砂，Z終將該泵拆卸。對P4566B泵解體后發現該泵迷宮密封磨損嚴重，是造成漏液的直接原因。
2008年6月14日，為了保證40000Nm3/h制氧機的可靠穩定運行，檢修人員沒有仔細尋找磨損原因，在完成該泵迷宮密封更換工作后，重新將P4566B泵安裝，并按照操作規程要求進行試車，試車時發現泵體異音較大，迷宮密封處依然漏液。由此判斷，新換的迷宮密封再次被磨損。
2 事故原因分析
根據以上的設備事故現象，我公司決定徹查P4566B泵迷宮密封磨損的原因，具體解決方案和步驟如下：
2.1 轉子軸運轉軌跡測量
以電機與泵體之間的連接框架為基準，制作專用夾具，使用百分表測量氬泵轉子軸的徑向跳動，測量結果顯示，轉子軸軸頭處徑向跳動為0.15mm，可以判斷，轉子軸運轉徑向跳動是造成密封磨損的直接原因。
2.2 轉子軸徑向跳動原因分析
轉子軸徑向跳動，可能存在的原因有以下2方面：(1)轉子軸彎曲或軸中間聯接不同心；(2)轉子軸中心線與泵體中心線不同心。
我們對轉子軸運轉軌跡詳細分析后認為，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結論，我們將該泵的轉子軸拆卸，放到車床上用百分表進行徑向跳動測量，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線不同心造成的，并且，兩軸線不平行。
2.3 轉子軸中心線與泵體中心線不同心的原因分析
如圖1所示，該泵的轉子軸是依靠電機的一副軸承定位的，因此，我們首先對軸承進行了檢查。經檢查，確認電機軸承無異常。因此，Z終決定以轉子軸為基準，依次對電機定子端面法蘭止口、連接框架、泵體進行檢測，尋找該液體泵迷宮密封磨損的根本原因。
(1)以電機軸為基準，測量電機定子端面法蘭止口與電機軸的同心度，經測量，偏差是0.02～0.03mm，確認電機軸與定子之間裝配正常；
(2)以轉子軸(電機軸的延長)為基準，測量連接框架端面法蘭止口與轉子軸的同心度，經測量，同心度偏差為0.10mm。
通過對上述測量的結果分析，可以確認連接框架變形是造成該泵迷宮密封磨損的根本原因。經分析，連接框架變形的原因主要有以下2個方面：
(1)連接框架由4根空心不銹鋼方管焊接而成，強度較弱；
(2)該泵采取的是臥式安裝，在安裝時由于安裝方法不合理，泵體受到較大應力。
3 技術改造方案確定與實施
通過測量分析確認，液體泵密封磨損的根本原因是連接框架變形，因此，整改的措施應該針對連接框架的變形。
確定的初步方案是：制作專用工具，對連接框架進行外力矯正。但考慮到沒有先進可靠的矯正設備，無法保證矯正精度，故此方案不切實際。
經過進一步討論，攻關小組將方案優化為：先嘗試旋轉連接框架的安裝位置，然后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：檢修人員先將連接框架安裝方向旋轉180°，以轉子軸中心為基準，對連接框架端面法蘭止口同心度進行測量，結果是Z大偏差為0.04mm，該安裝偏差在允許范圍之內。然后依次對泵體各部件進行安裝，安裝完畢后對該液體泵進行試車前的手動盤車，迷宮密封處沒有異音，故障得到解決。
不過為了提高此次試車的成功率，我們還采取了以下幾項措施：
(1)將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，并且按設備使用說明調整好密封氣的壓力；
(2)由于該泵是臥式安裝，液體泵蝸殼部分處于懸臂狀態，所以在安裝該泵時，要保證所有緊固螺栓處于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)關注該泵試車時的操作，預冷前加溫吹掃要徹底，然后在確認泵體預冷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，具體有以下幾個方面：
(1)要對故障現象進行認真分析，然后采取有效的方案查找故障原因。在出現多種可能性原因時，要做到冷靜思考，逐一排除次要原因，抓住主要原因，Z終根據所查找到的原因采取切實可行的解決措施。
(2)根據工藝和實際生產特點，在整個故障處理過程中，特別需要注意安全問題。首先，對于低溫設備的檢修工作要注意防凍，設備檢修前一定要排液加溫吹掃徹底；其次，在液體泵所安裝的小冷箱中檢修屬于受限空間作業，要有專職的監護人員，并且作業人員必須隨時監測冷箱中的氧含量，防止窒息；第三，此類檢修工作是在制氧機不停機的狀態下進行的，所以在實施作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。
我們通過此次對循環氬泵P4566B的故障檢修，掌握了一些故障處理的方法和步驟，積累了大量的現場工作經驗，受益匪淺。通過近3年的運行觀察，該泵至今沒有再出現迷宮密封磨損的問題，故障得到徹底解決。
來源：《機電信息》2011年24期
