高压注水泵常见故障分析及解决措施

宛乐征

摘 要：高压注水泵是装置的关键设备。如发生故障会导致高压空冷注水中断，极大影响装置的安全运行。本文通过对运行过程中弹簧断裂，注水量下降，管线震动大，声音异响等常见问题进行分析，并提出相应的解决措施。

关键词：弹簧断裂;注水量下降;管线震动大

高压注水泵型号为：PTO190-130*205，由意大利PREONI泵业有限公司制造，采用三柱塞结构。曲轴箱润滑采用强制润滑，减速箱为飞溅润滑方式。填料采用除盐水冷却方式，泵设计压力17.8MPa，最大流量44Nm3/h。主要以连续注水的方式注入渣油加氢高压空冷入口以溶解铵盐，防止铵盐结晶堵塞管束，对生产造成不利影响。

1 注水泵故障情况

注水泵在运行过程中的常规故障是弹簧断裂，注水量下降，声音异常，管线振动大。其中又以弹簧断裂占整个故障率的一半以上。

2 故障分析及措施

2.1 弹簧断裂

①阀体变形。圆柱凸台的作用是为了确保弹簧不被过量压缩。正常弹簧的压缩量为13mm，但由于在拆卸的过程中阀片受到常年累月的撞击，会造成阀片与凸台间隙出现变化。当阀体轴向出现磨损时，弹簧为了弥补间隙会增大压缩量。长期在此工况下运行，会降低弹簧使用寿命。当阀体径向出现磨损时，弹簧的运动轨迹由最初的单一上下运动变为上下左右摇动，作用形态的变化也会降低使用寿命;②安装方法简单粗暴。根据注水泵原厂模具判断：液力端阀及阀片是通过整体安装。中间体与两侧阀体为过盈配合并保持一定同心度，阀体在地面安装完成后，再通过套筒送入缸体内。但在实际安装过程中，由于现场条件限制，通常是将入口阀体送入缸体后，再将中间体和出口阀送入缸体，通过敲击的方式进行安装。此种方法安装后，可能会造成同心度出现变化，弹簧及阀片在工作时受力出现变化。在运行过程中会加剧弹簧磨损。

2.2 运行过程中注水量下降

①弹簧断裂。当运行过程中弹簧断裂，断裂弹簧卡在阀片处，造成阀片压缩不严，会引起注水量突然下降。出口流量不均匀运行会造成管线震动，进而传递至曲轴箱及减速箱侧，对设备安全运行造成较大影响;②阀片断裂。在柱塞长期往复运行期间，会造成阀片及阀座磨损。当阀片出现裂纹时，会造成注水量缓慢下降，并伴随震动加大，由于故障现象不明显，巡检期间不易发现，需要在机泵检修期间，重点关注阀片运行状态;③柱塞断裂。a高压注水泵密封是通过螺纹及半卡环连接，通过柱塞杆传递拉应力带动柱塞运动。当柱塞装配间隙调整不当会产生附加拉应力，造成柱塞在往复运动过程中承受冲击力增大。因此合理的装配配合可以使作用在柱塞根部的应力降低，避免因松动造成附加应力;b柱塞在往复运行过程中起破坏作用的是拉应力。填料压盖过紧会导致柱塞表面与填料及隔圈摩擦增大，易引起柱塞拉毛。填料密封不同心，将导致柱塞轨迹偏移，运动时就会与填料衬套摩擦，降低柱塞使用寿命。因此在日常维修期间，要及时调节填料压盖松紧度;维修过程中不断盘车，防止拉应力过大，影响设备正常运行。

2.3 安全阀故障失效

高压注水泵流体介质是除氧水混合分馏塔顶凝结水，通过采样分析：硫化物为450mg/L，氯化物为15mg/L，氨氮含量为7.6mg/L。因此会存在湿硫化氢腐蚀及氯离子腐蚀情况的出现。而该弹簧的介质是60crva，它是一种含碳量为0.50%～0.64%的合金钢，具有较大的屈服强度及抗疲劳强度及足够的韧性和塑性。但抗湿硫化氢腐蚀及氯离子腐蚀性能较差，暴露在高浓度硫化物环境下易破坏金属表面保护膜，锈蚀母体。因此在今后的使用过程中建议采用外夹套波纹管式彈簧安全阀代替，以降低硫化物对弹簧影响，延长使用寿命。

2.4 管线振动

振动的基本形式有三种：自由振动，受迫振动和自激振动。自由振动是一种依靠弹性系统的弹性力维持的振动;受迫振动是系统在外力的作用下引起的振动;自激振动其维持振动的力产生于其振动本身。注水泵往复运动的工作方式会引起流体的压力脉动，当流体的振动频率与管线的固有频率相同时，就会引起管线产生共振。

①入口管线振动。装置内两台注水泵入口管线采用并联连接，当一台泵运行，另一台泵入口管线被带动从而导致大幅波动。因此通过致力于改变入口管线的压力脉动频率来降低振动。a清理入口管线过滤器，降低滤网目数;b提升注水泵前缓冲罐的操作压力;c逐渐减小入口管线手阀开度，将出入口管线导淋联通。通过尝试以上措施，现已基本解决入口管线振动问题;②出口管线振动。当出口管线振动并伴随流量波动时，应重点检查出口蓄能器运行状态并检查蓄能器皮囊是否有破裂的情况。另外通过对皮囊充氮，检查有无慢撒气及压力下降的情况。

3 维修策略及建议

①弹簧连续运行满3个月应定期切换;②柱塞及哈佛头运行满6个月应着色检查;运行满18个月强制更换，柱塞修复，哈佛头更换;③润滑油滤芯、填料、骨架密封运行满12个月强制更换;④密封胶圈运行满6个月定期更换;⑤每三个月检查一次出口蓄能器皮囊压力，皮囊使用满12个月定期更换。

4 结论

①针对弹簧断裂问题要重点检查阀体有无破损，阀体与中心体同心度是否合适;②注水量下降可以通过检查弹簧、阀片、柱塞、安全阀运行状态作出初步判断;③选用内带波纹管保护的安全阀，可以大幅提高设备的使用寿命;④针对注水泵出入口管线振动的问题，可以通过改变管线内流体的振动频率来实现。

参考文献：

[1]刘福，季东.高压往复泵柱塞断裂故障原因分析及解决方案[J].科技博览，2013（25）：68.