高壓柱塞泵故障分析及應(yīng)對措施

高壓往復(fù)泵主要適用于小流量，高揚程的工藝條件。國外在中小加氫裝置的進料泵或沖洗油泵中一般采用往復(fù)式高壓泵。國內(nèi)由于傳統(tǒng)保守的設(shè)計理念，加氫裝置中基本采用高速離心泵。高溫高壓往復(fù)泵因其產(chǎn)品技術(shù)制造難度高，易損件較多，難維護，如柱塞填料泄漏嚴重、密封面泄漏、彈簧閥組易損件壽命低、螺栓連接件易斷裂、泵組振動大等，所以往復(fù)泵主要從德國URACA公司、美國OLLWELL公司、意大利PERONI公司等進口 ^[1]。

某高壓加氫裝置進料泵、注水泵以及沖洗油泵采用往復(fù)式高壓泵，其中進料泵的介質(zhì)壓力高，如該泵出現(xiàn)異常將嚴重影響裝置的正常安全生產(chǎn)，因此解決該泵的故障成為裝置正常生產(chǎn)的當務(wù)之急。該泵自投入運行以來共維修過7次，情況如下：出口單向閥彈簧斷裂停泵1次，占14%；閥蓋螺栓斷裂泄漏停泵2次，占28%，填料泄漏量增大1次，占14%，備用狀態(tài)下閥蓋及缸體泄漏不能完整備用3次，占43%。通過以上統(tǒng)計分析，該泵主要問題是：閥蓋螺栓斷裂及備用狀態(tài)下閥蓋及缸體泄漏，其余故障均為易損件損壞。

1.填料泄漏量增大，此現(xiàn)象是由于填料正?；蚍钦Ｄp導(dǎo)致，泄漏通常與編織帶填料有關(guān)，如發(fā)生液滴狀泄漏，即使是普通泄漏，也應(yīng)進行不斷監(jiān)測，定期對填料進行緊固，這樣可以避免不必要的泄漏，大大降低泄漏率。泵起動時，可能無泄漏或者有微量泄漏。但是，經(jīng)過一段時間的運行后泄漏會增大，維護人員應(yīng)該進行干預(yù)以重新調(diào)整填料的原始緊密度。根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)，副填料函的泄漏量必須控制在每個柱塞每小時大約400毫升以內(nèi)。為確保正確調(diào)整填料，必須遵守下列操作規(guī)程：

（1）在旋轉(zhuǎn)泵（即使是用手執(zhí)行這一操作）或每次重新啟動前，在確保安全的前提下使用一塊無絨布清潔柱塞和十字頭的外露部分，以防止雜質(zhì)進入填料函非正常磨損填料或柱塞；

（2）切勿連續(xù)用力擰緊壓緊螺母，否則可能產(chǎn)生無用的溫升，造成填料異常磨損；

（3）填料應(yīng)定期維護，否則，填料可能松動并損壞，造成過量泄漏；

（4）停泵時，用手輕輕旋轉(zhuǎn)壓緊螺母使之靠向填料；

（5）起動泵并檢查壓緊螺母的溫度以及副填料的泄漏量；

（6）如果泄漏量超過建議值，則停泵并將主填料擰緊1/4圈，然后通過擴展區(qū)擰緊副填料；

（7）起動泵并再次檢查泄漏量和壓緊螺母溫度；

（8）如果可能的話，應(yīng)該按第（6）條描述重新進行調(diào)整；

（9）當泄漏量等于或大于每個柱塞每小時400毫升時，建議停泵后將填料函柱塞環(huán)螺母每次擰緊1/4圈，直至泄漏量降低到上述范圍內(nèi)；

該操作必須執(zhí)行直至達到上述泄漏值，環(huán)形螺母擰緊后，如果還未降低泄漏量，需要檢查編織環(huán)的狀態(tài)及柱塞表面光潔度并進行更換，具體操作如下：

（1）填料必須按圖紙所示進行組裝，填料環(huán)組切口位置與前一個環(huán)成角180°，與前一個填料環(huán)成角90°；

（2）往復(fù)泵試車以及更換填料期間應(yīng)該調(diào)節(jié)密封填料的緊密度；

（3）新填料開始安裝時，要調(diào)整填料函的環(huán)形螺母，使得主填料充實；

（4）填料環(huán)之間不得留有任何空隙，填料中任何可能的軸向間隙都可能造成液壓缸和柱塞損壞。

2.出口單向閥彈簧斷裂，根據(jù)廠家指導(dǎo)定期更換易損件，保證設(shè)備平穩(wěn)運行。

3.備用狀態(tài)下閥蓋及缸體泄漏問題改進措施，針對該泵啟泵初期以及備用狀態(tài)下滲油，及時修改操作銷項卡，增加備用泵預(yù)熱：在泵頭外側(cè)增加保溫夾層，在開泵之前，通入保溫蒸汽進行泵體預(yù)熱^[2]，直至將溫度升至規(guī)定要求，泵正常運行后可停掉該伴熱蒸汽。啟泵時緩慢升溫升壓，按照先升溫后升壓的原則緩慢升到操作壓力，嚴禁貿(mào)然對螺栓進行過度施加預(yù)緊力*，備用狀態(tài)下如泵體密封面仍有滲油現(xiàn)象，多半是由于泵體沒有達到有效預(yù)熱導(dǎo)致，可投用泵體預(yù)熱或關(guān)閉泵入口閥進行備用。

5.泵體運行振動大也是往復(fù)泵發(fā)生故障的主要原因，往復(fù)泵振動大的原因主要有，（1）活塞沖程過大或汽化抽空；（2）活塞螺帽或活塞桿鎖緊螺帽松動；（3）缸套松動；（4）缸內(nèi)有雜物；（5）地腳螺栓松動；（6）十字接頭中心架連接處松動；（7）管道支吊架安裝不規(guī)范。經(jīng)過分析，此往復(fù)泵振動大的原因主要是：（1）泵基礎(chǔ)沒有進行三次灌漿（泵體底座）；（2）泵出口管線支架松動；（3）往復(fù)泵出入口蓄能器未及時調(diào)節(jié)。前兩項問題一次性整改完畢，泵體振動明顯減小。此往復(fù)泵出入口均設(shè)有液壓氣動式蓄能器，該蓄能器是利用氣體的可壓縮性，以允許液壓回路在壓力下，儲存大量被認為不可壓縮的液體的一種裝置。針對泵體振動大的現(xiàn)象，要求維保單位及時定期檢查泵出入口蓄能器壓力，蓄能器充壓維護應(yīng)注意以下幾點：

（1）緩慢引氮氣至蓄能器內(nèi)，直到壓力達到比要求值高5%（入口壓力0.4MPa，出口壓力11.5MPa）。斷開充壓設(shè)備，等待幾分鐘維持溫度穩(wěn)定，排放多余氣體，將壓力維持在設(shè)定壓力。

（2）建議在啟泵后的10天內(nèi)以及之后的每6個月對蓄能器預(yù)加載壓力進行檢查調(diào)整。蓄能器安裝在往復(fù)泵出入口，流體側(cè)的壓力一般借助預(yù)加載裝置進行檢查，通過瓶裝干燥氮氣（N₂）進行再生或升壓，絕對不允許使用壓縮空氣、鋼瓶氣體或者其他類型的氣體。在流體側(cè)壓力降低的情況下，無論蓄能器是否安裝在往復(fù)泵出入口，進行壓力調(diào)節(jié)是不可少的。

（3）更換容積更大的機械免維護式蓄能器（緩沖器）。

填料的正確安裝、缸體螺栓的合理緊固以及設(shè)備運行期間的有效維保是高壓往復(fù)泵穩(wěn)定運行的重要保障，因此對檢修單位提出如下要求：

（1）檢修作業(yè)前必須制定檢修方案，填料安裝以及后期的填料緊固必須安照檢修方案進行；

（2）缸體螺栓的緊固必須使用力矩扳手進行操作，預(yù)緊力應(yīng)當適中，嚴禁超力矩操作或緊固不足；

（3）定期檢查填料泄漏量，合理緊固壓緊螺母；

（4）定期檢查往復(fù)泵出入口蓄能器壓力，必要時進行壓力調(diào)整；

（5）往復(fù)泵備用期間做好預(yù)熱，啟泵前對泵體及泵蓋螺栓進行合理緊定力矩緊固；

（6）定期檢查支吊架的位移，及時整改不符合要求的支架。

填料壓緊螺母的調(diào)整是保證填料正常使用和延長使用壽命不可少的環(huán)節(jié)^[3]，必須要根據(jù)操作手冊認真進行，總結(jié)最佳操作方案。在泵頭外側(cè)增加保溫夾層，在開泵之前，對泵體預(yù)熱，嚴格按照力矩緊固泵體及閥蓋螺栓；每次重新啟動前，在確保安全的前提下使用一塊無絨布清潔柱塞和十字頭的外露部分，以防止雜質(zhì)進入填料函。我單位在上述幾個方面加強管理以后，高壓往復(fù)泵未發(fā)生過填料異常泄漏、螺栓斷裂以及閥蓋及缸體泄漏等故障，一段反應(yīng)進料泵的運行周期得到有效保障。