尿素装置离心式高压甲铵泵故障处理小结

2018-01-30杨安智

中氮肥 2018年3期

杨安智

（四川泸天化股份有限公司，四川泸州 646300）

尿素装置离心式高压甲铵泵是泸天化股份有限公司利用宁夏捷美丰友化工有限公司的二手设备（原南化公司尿素装置的设备）进行技改后使用的关键设备之一，2011年时对其进行过全面、仔细地检查，更换了腐蚀严重或损坏的部分零部件，2013年首次试车投运，运行以来先后多次出现停车冲洗后盘车卡涩、运行振动大等问题，严重影响了尿素装置的长周期、稳定运行。为此，通过对主泵解体检测查找故障的原因，随后对缺陷部位进行修复并严格控制装配质量后，机组一次开车成功。

1 高压甲铵泵简介

1.1 设备结构

整套高压甲铵泵由1台多级离心泵、增速箱（含主油泵）、驱动电机、增压泵［进口／出口压力为0.300／1.225MPa（A）］在共用底板上串联而成，主泵为日本荏原公司制造的125×100SSP 6GM型六级卧式离心泵，电机与增速箱以及增速箱与泵之间采用弹性膜片联轴器联接。

125×100SSP6GM型六级卧式离心泵由两端泵盖、中段泵盖、泵壳、叶轮、扩压器、泵轴、机械密封、联轴器、节流装置及轴承箱等零部件构成。泵轴由两端轴承箱内的水平剖分式滑动轴承支撑，其叶轮安装在泵轴的中间段；叶轮采用对置式结构，低压段的最后一级（中段泵盖）与高压段的第一级通过交叉管连接。泵壳为蜗壳形状，由穿缸螺栓将两端泵盖与六级中段泵壳组合在一起。平衡装置为静止的平衡套和旋转的平衡毂组成，安装在出口末级叶轮与泵盖之间，剩余的轴向推力由设在出口端的止推瓦块承载。泵两端轴封采用内装式单端面机械密封。

1.2 性能参数

尿素装置高压甲铵泵的作用是将低压甲铵冷凝器液位槽底部的甲铵液加压后送入高压洗涤器，其主要性能参数如下：

泵壳材料 AISI316L；

正常／额定功率 379／460kW；

效率 49%；

电机／泵转速 2975／5656r／min；

正常／额定流量 43.2／46.8m3／h；

操作温度 78℃；

进口压力 1.225MPa（A）；

出口压力 15.500MPa（A）；

扬程 1266m。

2 高压甲铵泵运行故障及原因分析

2.1 运行故障

2015年5月7日，高压甲铵泵（P301）试车，启动约1min后因前轴颈振动大机组联锁停车。停车初期，仪表人员检查振动探头时，机组能正常盘车，但几次盘车后，机组突然出现盘车卡涩现象，拆卸主泵与增速箱间联轴器，主泵转子仍卡涩，无法盘车，但电机、齿轮箱、增压泵转动灵活。对主泵进行解体检查，发现进口端轴颈表面损伤严重，1～5级导叶内发现有异物，1～4级口环发生动静 “咬合、抱死”，其余零部件未发现明显缺陷。

2.2 拆检情况及原因分析

（1）主泵转运至检修厂房后，钳工对泵体进行拆卸，拆卸半联轴器、前后轴承盖后发现推力端径向轴承下瓦有 “悬空”现象，用0.03 mm塞尺能通过。经分析，认为是级间有异物或叶轮有拉伤而导致转子上浮和下瓦 “悬空”。

（2）拆卸前后轴承座、中间短接筒以及前后机械密封后，转子盘车轻松，逐级拆卸泵壳、叶轮，发现第4级叶轮口环边缘位置拉伤起“镏”，第5级叶轮扩压器内有异物。经分析，认为有两方面的原因：一是机组装配时进口管道或泵壳内部未清理干净，遗留有金属杂质等；二是主泵装配时先在检修平台上调整好两端轴承座中心与壳体口环中心同轴度后，主泵在现场安装时，为了校正对中，对泵体穿缸螺栓松卸后再重新紧固时两端轴承座中心与壳体口环中心同轴度发生了偏差，使转子与泵壳间最小径向间隙减小，导致盘车时产生动静摩擦、卡涩。

（3）外径千分尺检测前后轴颈圆度、圆柱度偏差，发现轴颈圆度偏差0.01mm；检查进口端轴颈表面，发现有2道贯穿测振带与轴承位的拉痕。分析认为，贯穿测振带与轴承位的拉痕是前几次拆卸机封时机封轴套紧固螺钉未拆卸完全就拆卸轴套所致，拉痕导致转子轴颈测振带的电跳量增大及运行时转子振值超高，继而触发联锁。

（4）各级叶轮、泵壳拆卸后，用外径千分尺和内径千分棍检测各级泵壳定位止口的配合间隙（具体数据见表1）：第1－2级泵壳与出口端泵盖止口配合间隙达0.12mm，第2－3级泵壳止口配合间隙达0.095mm，第1－5级泵壳与出口端泵盖止口配合间隙达0.08mm，其余泵壳止口间配合间隙在0～0.03mm范围内。分析认为，泵壳与出口端泵盖止口配合间隙超差的原因是制造时偏差过大，导致主泵装配后各级泵壳口环同轴度偏差过大，使转子与泵壳口环间最小径向间隙减小，继而导致盘车时产生动静摩擦、卡涩。为验证上述偏差，将出口端泵盖装夹在小立车上，以装配定位止口为基准找圆、找平，依次装配各级导叶、泵壳，并架设百分表逐一检测各级口环内孔的同轴度偏差，其检测结果与上述测量数据基本一致。

3 主泵零部件的检测与修复

3.1 转子

从主泵的检查情况来看，主要损伤为进口端轴颈表面2道贯穿测振带的拉痕。为此，公司外委岳阳大陆激光技术有限公司对前轴颈进行堆焊光刀修复。主要修复程序如下。

（1）修复前对泵轴进行最大弯曲度和轴颈几何尺寸检测，确定激光熔覆修复后机加工基准面，保证修复后前、后轴颈的同轴度。

（2）对转子轴颈和测振带材质进行光谱检测，据光谱分析结果并结合转子的运行工况选择合适的激光熔覆材料。

（3）采用车削方式去除需修复部位表面的镀层，采用激光熔覆工艺对损坏部位进行修复。

（4）激光熔覆后，对熔覆部位进行机械加工（先车后磨），恢复至工件的图纸要求尺寸（外径76.21mm）。

（5）修复后的泵轴轴颈着色探伤合格后，上车床用百分表测量弯曲度，轴颈、测振带处跳动＜0.01mm，叶轮、轴套等配合位置不大于0.03mm；用外径千分尺测量前后轴颈、测振带的几何尺寸，其圆度、圆柱度＜0.005mm。

（6）修复后的泵轴在叶轮、间隔套、止推盘、半联轴器等所有旋转零部件组装完毕后，在低速动平衡机上先检测转子各部的径向跳动值，合格后（径向跳动值＜0.06mm）再进行低速动平衡试验，低速动平衡精度执行GB9239—1988标准的G1.0级。

3.2 壳体

从壳体的检查情况来看，主要问题是1－2泵壳与泵盖、1－3泵壳与1－2泵壳、1－5泵壳与泵盖定位止口的配合间隙超差。为此，公司外委岳阳大陆激光技术有限公司对超差的泵壳定位止口进行堆焊光刀修复。主要修复程序如下。

（1）需修复的泵壳上车床用百分表测量泵壳口环内圆与内外定位止口的同轴度偏差，应不大于0.03mm，确定激光熔覆修复后机加工基准面（泵壳口环内圆）后车削定位止口内外圆。

（2）据泵壳材质（316L）选择合适的激光熔覆材料，对需修复的泵壳内外定位止口径向圆表面进行激光熔覆修复。

（3）激光熔覆后，对熔覆部位进行机械加工，以泵壳口环内圆为基准面找圆、找平，再车削定位止口内外圆。

（4）修复后的泵壳与泵盖进行配对组装，之后再用百分表检测两者间的配合间隙以及各级口环内孔的同轴度偏差，保证各级泵壳定位止口配合间隙在0.00～0.03mm、同轴度偏差＜0.05mm。

4 主泵的装配与调试

（1）主泵在检修厂房先进行初装，装配前用压缩空气将各部位吹扫干净，再将进口端泵盖平置在专用平台上，按顺序装配泵轴、叶轮、卡环、间距套、导叶、泵壳等，适力紧固穿缸螺栓后将泵体翻转并水平置于检修平台上。

（2）将初装好的泵体运至现场，按荏原公司技术要求吊装就位：先松开穿缸螺栓，用木棒敲击各级泵壳，使各支腿与两侧台板接触均匀、平整，再按要求顺序紧固穿缸螺栓，螺栓一经紧固后，装配过程中任何时候皆不得松卸。

（3）在不安装两端机械密封的情况下，先安装两端中间接筒、轴承座和下轴承，轴承座锥销安装到位后，采用塞尺法检测两端泵轴与泵盖轴封内孔的同轴度偏差，若偏差过大，调整两端轴承座位置，使泵轴处于泵壳中心位置（下方轴封间隙比上方轴封间隙小0.10mm）；调整合格后，紧固连接螺栓，用专用铰刀（1∶50）对轴承座的销孔进行铰削加工，定位销接触面积大于80%即视为合格。

（4）销孔铰削合格后，拆卸两端轴承座，安装两端机械密封组件、轴承座和下轴承，然后装配推力轴承和止推盘，之后调整转子的总窜量和定心窜量。

（5）转子轴向位置固定好后，锁紧机械密封轴套灯笼环，之后用压铅法检测两端径向轴承间隙，并采用涂色法检测轴颈与下轴承的接触面积，沿轴向方向接触长度大于80%即视为合格。

（6）主泵装配完成后进行机组冷态对中，径向误差允许±0.03mm、轴向误差允许±0.01mm。

（7）回装泵体上各部位连接管路，所有管道用冷凝液冲洗并用白布拖扫至无杂质，然后用高压氮气吹扫干净。