GSB-L1型立式高速泵的运行优势及故障处理

郑丽萍

（河南省中原大化集团，河南濮阳457004）

为缓解环保压力，河南省中原大化集团三聚氰胺公司于2004年上了一套高压废水处理装置，三胺废水高速泵是该套装置的关键设备，操作温度：283℃，出口压力：10.76MPa。该泵自运行以来，先后出现增速箱损坏、泵汽化、机封泄漏频繁等现象。针对该泵出现的问题从操作和设备两个方面进行了分析，总结了泵损坏的原因，制定了合理的解决方案，并实施技术改进。

1 高速升压泵工艺流程及结构特点

1.1 工艺流程

三胺装置产生的废水进入循环液闪蒸槽，在0.6MPa、165℃下由高压废水泵P3201送入高压分解塔R3201，在283℃、8.4MPa下将废水溶液分解成氨和CO2，水解塔气相回收至急冷尾气系统回收利用；液相进入废水汽提塔C3201，进一步将水解塔水解的氨、CO2汽提分离，经冷凝回收，汽提塔C3201底部生成的精制水，可以达到排放水标准，从而实现三胺装置废水处理的目的。

1.2 泵的基本结构及优势

该泵立式安装，电机通过增速箱通过两级增速转速达到20445rpm，叶轮安装在增速箱输出轴上，增速箱输出轴轴封（即油封）为机械密封，泵体轴封也为机械密封，两个机封都安装在增速箱输出轴上，轴向安装间距小，结构紧凑。GSB-L1型立式高速泵增速箱采用强制润滑，润滑系统主要由下列零部件组成：增速箱油池、主油泵、油冷却器、油过滤器、预润滑辅助系统及相配管件。

主油泵为齿轮型油泵，由增速箱输入轴直接驱动，油冷却器为管壳式水冷型，冷却水压力不大于1.0MPa,冷却水流量通过排出管线上切断阀来调节，保证增速箱油温在40℃～70℃之间。

1.3 立式高速离心泵的优势

1.3.1 抗汽蚀性能好

圣达因泵常为立式结构，进口管线和出口管线在同一中心线上，叶轮和诱导轮直接安装在高速轴上，靠反向锁紧螺栓和锁紧垫圈进行固定。叶轮是全开式直线辐射状，无轴向载荷，无需平衡装置。叶轮前端装有诱导轮，具有良好的吸入性能、抗汽蚀性。叶背间隙3mm，因此根本不会发生因汽蚀而造成的耐磨环磨损现象。除扩散器的喷嘴外，没有特别磨损的部位。又由于叶轮前后侧间隙也宽，所以能处理相当浓度的料浆和高达500cp左右的高黏度的液体。

1.3.2 效率高

它的高转速是通过优异的增速器来实现，最高可达34000r/min，液体以叶轮出口处的切向速度在泵体内高速旋转，只是在扩散器处才有一部分流体流出。因此，最高扬程可达1760m，在低比转数范围内，由于液体与叶片之间几乎没有相对流动，水力损失很小，效率比一般离心泵高。1.3.3 结构紧凑、体积小

由于高速泵通过提高转速和特殊的叶轮设计，所以能产生以往只有多级离心泵或往复泵才能得到的高扬程，无论从结构上还是运行性能上都具有多级泵或往复泵不可比拟的优点。它能承受较高的载荷应力，热冲击性好，可输送-130～+260℃的液体；结构紧凑，质量轻，体积小，基础工程简单，易于管道中安装；泵的整体结构为全封闭式，可以在露天安装运输。

1.3.4 密封结构独特

该泵的机械密封属于静止、平衡、内流式，结构极为紧凑。为了不受泵高速回转而造成的离心影响，在旋转侧仅装有密封环（动环），没有传统的动环座，靠叶轮和轴套定位安装。而静止侧由密封环、可自动调心的聚四氟乙烯制的楔行密封圈、补偿机构组成，极为稳定。通过这样简单的构成，成功的控制了高速旋转的轴对泵纵向尺寸的要求。使得在尽可能短的轴向空间，丰富的安装两套乃至三套机械密封以及各种冲洗、排泄、加热冷却等辅助设备。另外密封采用流体压力平衡型，因此轴封部分与排出压力的高低无关，经常仅承受接近于吸入压力的压力。密封设计成内流式，泄漏方向与密封面的回转离心力方向相反，有效的限制了轴的高速旋转所造成的影响干扰。该泵的另一独到之处在于其极为合理紧凑的冲洗排泄机构。其一是在泵壳上设计了旋流分离器，少量流体经叶轮切向旋入分离器，在此完成固液分离，干净的流体经管路进入密封腔冲洗密封面。另外则在密封腔周围设计外部冲洗回路接口和泄漏管路接口，判断机械密封失效方便快捷。

2 常见故障及原因分析

2.1 泵汽化

泵的入口设备是循环液闪蒸槽V6117，当该槽液位低于20%时，会造成泵吸入量不够汽化。汽化发生时，泵体发生强烈振动，增速箱内件之间相互碰撞摩擦，造成高速轴、中速轴、活动轴承等零部件的损坏。

2.2 润滑效果不好，增速箱损坏

增速箱油池的油量约为4L(不包括辅助管线和油冷却器内存油量)，油位应该保持在油标视镜的1/3～1/2之间。加油时油位过高，会产生大量泡沫及过热。另输入轴骨架油封泄漏，下箱体油机械密封泄漏，油冷却器换热管泄漏等会引起油位降低，油位过低，会使供油量不足，引起油温升高，油温高会造成增速箱内轴承润滑不好，引起增速箱内件磨损，各配合部位间隙增大，引起泵振动。

2.3机封泄漏

由于高速泵运行工况苛刻，输送介质为含有固体颗粒的物质，且机封油封安装于同一轴上，结构紧凑，所以一旦介质侧机封发生泄漏，介质很容易通过松动的O型环或者油封进入增速箱，引起增速箱内润滑油乳化，造成高速运转的高速轴和滑动轴承因润滑不良烧结损坏。

2.4 油泵故障，油压低

该泵采用强制润滑方式，由辅油泵和主油泵为各润滑点提供润滑。启动泵之前需先开启辅油泵，油压在0.2MPa以上方可启动泵，主油泵磨损、密封面有缺陷，会造成油压低，高速泵无法运转。

3 对事故问题的处理

3.1 改造

（1）主控增加液位低报警开关，当循环液闪蒸槽液位低至30%时，主控出现报警，操作人员现场调节液位，保证泵吸入流量正常。如果需要的话，可开大泵副线阀，增大返回到泵前介质贮罐的回流量。（2）仪表增加远传信号，控制中心人员可通过电脑观察油温，当油温高于85℃时，安排人员检查油位、油质、油压等，清理油冷器和冷却水滤网，降低油温，以防增速箱因油温高引起润滑不好损坏。（3）增加油压低联锁，当油压低于0.14MPa时，连锁动作，泵停，以防泵因润滑不好造成增速箱损坏。（4）主油泵密封面加工凹槽，使主油泵更好的定位。（5）油冷器冷却水进出口管线增加导淋，定期反冲换热管。（6）机封静环座固定螺栓孔镶套，丝孔由原来的6mm扩大至8mm,对机封加固处理，防止静环松动引起泄漏。

3.2 改进措施

（1）由于输送的介质温度高（283℃），直接引液易造成介质闪蒸。启动泵前，先打开机封冲洗水，让液体完全充满泵体，打开出口导淋排放确保泵体内无空气或介质蒸汽，再打开入口阀门引液。（2）停车检修时检查循环液闪蒸槽V3117液位计，如有异常进行修复或更换，避免液位误报。（3）由于油冷器原设计安装位置离泵体较近，而泵体的温度283℃，会产生辐射热，根据现场实际，将油冷器重新更换安装位置，有效降低油温。（4）机封冲洗水由原来的300kg/h改为600kg/h，以提高机封的使用寿命。（5）平时关停辅油泵，油压低于0.2MPa，再启动辅油泵，延长泵的使用寿命。（6）为防止在润滑油油路上存在气囊，油冷却器安装位置调整到低于油过滤器位置。

4 结束语

中原大化公司废水处理装置对三胺装置的环保达标排放起着至关重要的作用，而GSB-L1型立式高速离心泵运行情况直接影响装置的稳定，通过以上各项措施的改进实施，到目前为止，四台高速升压泵运行一直较平稳，设备使用寿命大大延长，为废水装置的稳定运行提供了强有力的保证。