多级离心式工艺水泵出口流量不足原因分析和处理

艾 举，陈太康

（海洋石油富岛有限公司，海南东方 572600）

1 设备简介

海油建滔化工有限公司年产60 万吨甲醇装置采用德国LURGI 工艺，以高含CO2、N2的天然气为原料生产甲醇，该装置精馏塔产生的工艺水由工艺水泵P03004A/B 输送到中压工艺锅炉，用于产生工艺蒸汽。因精馏塔产生的所有的工艺冷凝液不必外输，在装置内完全用作中压工艺锅炉给水，用于产生工艺蒸汽，提高了整套装置的总体经济性，并节省了用于水处理的化学药品，也提高了整套装置的环保性。

工艺水泵P03004A/B 为多级离心式泵，共有14级叶轮，由大连苏尔寿有限公司制造，采用电机驱动，主要性能如下表1：

2 故障现象

2017年8月，年产60万吨甲醇装置工艺水泵P03004B 出现出口压力低、流量不足的现象，该泵在当时工况下，正常工作时的出口压力为5.1MPa，流量约为13.5t/h，驱动电机电流为95A，而当时，该泵的出口压力仅有4.0MPa，流量约为12t/h，驱动电机电流为110A，泵体振动、温度正常，轴端密封无明显泄漏。因工艺水泵P03004B 出口压力和流量不足，该泵已经无法满足工艺使用要求。

3 原因分析

工艺水泵P03004B 在运行过程中出现的主要问题是出口压力和流量低于正常值，造成多级离心泵出口压力和流量低的主要原因有：①入口压力不足；②入口滤网堵塞；③轴端密封泄露；④泵体内部口环脱落；⑤泵体内部摩擦严重；⑥叶轮或壳体损坏；⑦驱动电机故障等。

根据可能的原因，检修人员对设备进行排查，检查工艺水泵P03004B 入口压力正常，入口滤网清洗干净，无堵塞；轴端密封无明显泄漏，设备盘车灵活，无卡涩，转子与定子之间无摩擦，电机单试正常。结合工艺水泵P03004B 在运行时驱动电机电流高于正常运行时电流的现象，说明此时P03004B泵消耗的能量大于正常运行时消耗的能量，在无其他外部故障的情况下，泵做功也应多于正常运行时，但出口压力和流量却小于正常值，输出的能量减少，据此分析，认为泵体内部存在高压侧介质回流到低压侧的现象，从而造成泵体出口压力低和流量不足，根据以上分析，决定对工艺水泵P03004B进行整体拆卸检查。

通过对工艺水泵P03004B 的解体检查，发现：

1）位于高压侧轴端的平衡毂表面严重腐蚀，最大腐蚀深度9mm，平衡毂直径55mm，腐蚀宽度29mm，总宽度51mm，腐蚀长度达到总圆周长度的4/5。如图1所示。

图1 平衡毂腐蚀情况

2）第14 级（末级）导叶端面整体腐蚀脱落，第12 级、第13级导叶严重腐蚀失效。如图2所示。

图2 第14级（末级）导叶端面整体腐蚀脱落

3）第14 级泵壳端面多处腐蚀穿孔，最大穿孔尺寸为30mm×20mm，第12级、第13级泵壳端面腐蚀出现较深凹坑，除前4级泵壳外，其他各级泵壳端面也有不同程度的腐蚀，泵壳安装位置压力越高，腐蚀越严重。如图3所示。

图3 第14级泵壳端面多处腐蚀穿孔

4）叶轮与轴无明显缺陷，泵体两端封头、轴承座完好，各位置配合尺寸符合要求。

通过对工艺水泵P03004B 的解体检查，发现造成工艺水泵P03004B 出口压力低、流量不足的根本原因是：第12、13、14级导叶严重腐蚀失效，第14级泵壳端面腐蚀穿孔，导致这三级叶轮无法起到提高介质流量和压力的作用，而真正能够做功的叶轮只有前边11级，从而造成了工艺水泵P03004B 在电机电流高出正常值的情况下，出口压力和流量依然无法满足工艺使用需求。

4 处理措施

工艺水泵P03004A/B 作为60万吨甲醇装置主流程上重要的两台多级离心泵，对装置的稳定运行起着非常重要的作用，在P03004B 泵无法正常使用的情况下，如果P03004A 发生故障，装置就将被迫停车。因P03004B 无法正常使用，工艺水泵由一开一备变成了单泵运行，对装置的安全稳定运行产生巨大的隐患，因此，在P03004B 泵无备用泵可换的情况下，需要对其尽快进行修复，使其恢复性能。

根据拆卸检查情况和设备备件情况，对设备进行如下修复：

1）对于腐蚀失效的叶轮导叶，以及机封、轴承，和其他辅助密封件，更换新备件；

2）轴、叶轮、轴承座，以及泵体两侧封头，外观检查良好，尺寸符合要求，无明显缺陷，继续使用；

3）对14级泵壳进行测绘，将腐蚀严重的泵壳端面用车床车除，按照切口尺寸及泵壳端面厚度，选用10mm 厚度304不锈钢板，加工成新的泵壳端面，使用氩弧焊、不锈钢焊条进行焊接，待焊接后泵壳冷却后，在车床上去除焊接高点，加工泵壳口环安装孔，使用黄铜加工泵壳口环，安装在泵壳上。如图4所示；

图4 修复后第14级泵壳

4）对第12、13级泵壳端面腐蚀点进行打磨，使用氩弧焊进行补焊，增加腐蚀点强度，防止回装后短时间内发生腐蚀穿孔。因焊接热影响，进行局部补强焊接的第12、13级泵壳口环发生变形，为保证口环的配合尺寸，将12、13级泵壳原有的口环拆除，在车床上将口环安装孔车圆，然后根据车床加工的口环安装孔尺寸，使用黄铜加工新的口环，进行回装；如图5所示；

图5 修复后第13级泵壳

5）对于其他各级腐蚀不严重的泵壳端面，在确认不影响使用后，未做处理。

经过以上步骤修复后，对工艺水泵P03004B 进行回装、试车，设备一次开车成功，振动、温度正常，出口压力、流量均符合工艺要求，驱动电机电流降低到90A，较P03004A泵电流值低5A，说明修复后的P03004B 泵效率高于P03004A泵，修复后的P03004B 泵已能够满足工艺使用要求，此次多级离心式工艺水泵修复工作取得成功。

5 结语

工艺水泵P03004B 在长期运行中，受到高压介质的不断冲刷腐蚀，造成高压侧几级泵壳和导叶受到严重损坏，造成设备出口流量不足，无法满足工艺正常使用要求。为使该泵尽快恢复性能，并投入使用，在泵壳无备件更换的情况下，检修人员根据设备结构和工作原理，合理制定修复方案，成功完成了泵壳的修复工作，使设备在短时间内恢复性能，重新投入生产使用，为整套装置的安全稳定运行提供了坚实、可靠的保障。