水环真空泵阻水板断裂分析及改造.pdf

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1、石油和化工设备-92-维修改造2017年第20卷维修改造水环真空泵阻水板断裂分析及改造李腾，张田，罗显军，孟凡龙（中国石油四川石化有限责任公司，四川彭州611930）[摘要]四川石化有限责任公司芳烃联合装置投产七个月后，PSA装置配套的四台水环真空泵逐渐出现性能下降、机体振动上升、运行噪音加大等问题。通过振动频谱分析、解体检查等技术手段，查找出故障原因，并联系厂家针对存在的设计缺陷进行了改造，使四台水环真空泵的故障得到消除，确保了PSA装置的稳定和长周期运行。[关键词]水环真空泵；性能下降；振动；阻水板断裂；改造1设备简介真空泵正常运行时吸附塔再生压

2、力只能达到-68四川石化有限责任公司芳烃联合装置配套kPa，且此时轴向振动可达到13mm/s，严重超出厂90000Nm3/hPSA氢气提纯装置，用于提纯重整家技术标准（不大于4.5mm/s），同时机体内出现氢，在满负荷条件下每小时可产9万标立方米纯度类似“隆隆隆”的噪音。为99.9%的氢气，以满足公司多套加氢装置的用氢2故障原因分析需求。由佛山水泵厂配套生产的四台水环真空泵是PSA配套水环真空泵工艺流程如图1所示：该PSA装置的主要转动设备，型号为CBF-530，真工作液采用工厂自产除盐水，正常工作时工作液空泵轴功率为330kW。装置正常生产时三台真

3、空泵循环使用。为了确保工作液的循环量，设计人同时运行，可在20秒内将PSA吸附塔内压力由18kPa员加装了一台循环泵，使工作液可以强制循环抽至-80kPa，装置于2014年2月份正式投入使用。并通过循环冷却水冷却至40℃以下，工作液液装置运行七个月后发现四台水环真空泵出力位通过DCS操作站控制，正常工作时液位控制在都开始出现性能不足的现象，根据工艺条件，吸50±5%，各个操作参数严格按照厂家操作说明进附塔再生压力需达到-80kPa。现场实际测试发现行控制。图1水环真空泵工艺流程图作者简介：李腾（1982—），男，江西赣州人，大学本科，工程师。目前在四

4、川石化有限责任公司从事设备管理工作。第10期李腾等水环真空泵阻水板断裂分析及改造-93-现场安排专业检测人员使用离线监测设备采集机体振动数据，采集的图谱如图2所示。根据图谱分析，机体振动主要以一倍频为主，波形存在明显的削波现象，说明机体动静部分存有剐蹭现象，且转子动平衡可能出现破坏。为防止真空泵出现更大损坏，现场立图2现场采集的振动频谱图即安排拆检。现，该真空泵阻水板（厚度4mm，材质：1Cr13）3现场解体检查情况已断裂，如图3所示，断裂的阻水板碎块进入机体2014年11月，对其中一台性能已严重下滑、内，导致转子与分配板内壁出现严重剐蹭，使叶振动达

5、到16mm/s的真空泵进行解体检查。检查发轮出现开裂。图3断裂的阻水板图4断裂口形貌从阻水板的断裂面看（见图4），断裂面整不同程度开裂。据此，基本可以排除阻水板在加齐光亮，没有明显变形，而且出现有断裂的碎块工或制造过程中存在缺陷的可能。厂家技术人员（已进入机体被叶轮研碎），比较符合脆性断裂和技术负责人到现场后进行了详细检查，并调取的特征。考虑到阻水板材质为1Cr13，属马氏体不该泵近半年运行的工艺和设备参数，未能查出阻锈钢，具有较高的硬度和强度，也有较好的韧性水板断裂的确切原因。在征得厂家销售人员同意[1]。只有当阻水板承受很大冲击或超高载荷时才可后

6、，我们对该厂家同型号真空泵的另外两家使用能出现类似的脆性断裂，但也不排除加工或制造单位进行电话考察和交流，获知该型号泵使用多过程中出现应力集中或缺陷导致微观裂缝而出现年未出现过阻水板断裂的故障。的低周疲劳断裂。4故障查找及分析2014年12月，装置进行大检修，对剩余三通过与另外两家使用单位的使用工况进行的台真空泵全部解体检查，发现三台真空泵的阻水对比，发现一个明显区别：这两个使用单位的真板全部断裂，断裂口形貌基本一致，叶轮都出现空泵无工作液强制循环泵，工作液完全靠真空泵石油和化工设备-94-维修改造2017年第20卷出入口压差自循环，循环流量和循环压

7、力远小于强制循环，两者工况如表1所示。由于工作液进入真空泵体后直接冲击在阻水板正面，然后经阻水板进行二次减压、分配和阻流，所以工作液的循环量和循环压力直接决定了阻水板所承受的冲击[2]力。从表1所示工况可以算出，在强制循环工况下阻水板所承受的冲击力是自循环工况的10倍以上。表1工作液自循环与强制循环工况下的运行参数~图5原设计阻水板综合以上分析，我们初步判断该阻水板完全按照无强制循环泵时的循环量进行的水力学和强度设计，未考虑到加装强制循环泵后工作液的循环量和压力远大于自循环，使阻水板承受的冲击力远超过设计值，导致阻水板出现脆性断裂。通过咨询厂家技术人

8、员，以上判断得到证实：原设计并未考虑加装强制循环泵，工作液完全靠出入口压差进行自循环，设备制造完毕后厂家技术