炼厂大型多级离心泵典型故障案例及分析

申 强，胡继辉，李建勤，任新广

（1.中国石油大港油田矿区服务事业部第二矿区；2.中国石油大港油田炼达公司；3.中国石油大港石化公司，天津 300280）

大型离心泵故障除轴承磨损、发热等传动部件失效以及密封泄漏外，其余故障基本来自水力部件，包括叶轮堵塞、磨损、进口端汽蚀、平衡盘结垢等。通过振动及轴位移监测可及时发现泵组故障，同时准确分析故障部位及原因，及时予以处理，减小故障影响。

一、加氢裂化反应进料泵故障与分析

中国石油大港石化公司加氢裂化装置反应进料泵为国产多级离心泵，型号280GAYD230×10。工作介质为蜡油，最高工作温度200℃，正常工作温度181℃，入口压力0.46/2.41MPaG，出口压力18.39MPaG，转速4200r/min，电机功率2300kW。

该泵自2008年7月22日开始运行。正常运转时轴位移值在+0.28mm左右，至10月4日发现轴位移开始向负值移动，10月17日，轴位移值达到-0.28mm。在车间切换该泵时，轴位移值又突然趋于正常，车间决定继续使用该泵并密切观察。在运转几天后，该泵又出现轴位移逐渐靠向负值，10月31日达到-0.12mm。其间泵径向轴振动仪表显示稳定，并且离线泵机壳振动测试趋势稳定。

11月5日组织拆检该泵，发现平衡鼓与平衡套之间（轴向间隙处）结焦约0.2mm，平衡盘与平衡盘套之间（径向间隙处） 结焦0.5～0.6mm。

该泵采用图1所示轴向力平衡机构。一般情况下，由于平衡盘磨损，轴向及径向间隙增大，导致转子在轴向力作用下向主推力轴承（泵进口）方向移动，即所谓的正向位移。该泵由于平衡鼓与平衡套均出现结焦，导致平衡鼓、平衡盘与平衡套之间的轴向与径向间隙减小，可能出现以下两种情况。

（1）平衡鼓与平衡套之间结焦，此时轴向间隙压力损失增加，转子向主推方向移动。如果结焦量不多，仅仅径向间隙减小，转子始终保持在平衡状态；如果平衡鼓结焦严重，则平衡盘可能磨损进而失去作用，转子轴向力完全由主推力瓦承担，极易烧毁推力轴承 (瓦)。

（2）平衡盘沿轴向结焦，此时由于平衡盘径向间隙b0缩小使平衡盘室压力升高，会造成平衡盘带动转子向副推方向移动。如果结焦不严重时，转子会平衡在主、副推力瓦之间的位置。由于结焦不稳定，所以轴位移会出现波动。但是一旦结焦过多，导致平衡盘的径向间隙过小，副推轴瓦受力过大，而出现磨损。

本泵出现的故障就属于第（2）种情况，平衡盘结焦较严重，平衡鼓结焦较轻，因此转子出现反向移动，轴向位移为负值。由于结焦不稳定，可能出现局部脱落，因此轴位移也不稳定。解决办法：及时停机清理平衡机构各部位的结焦；排查发现泵的入口反冲洗过滤器失效，对反冲洗过滤器进行了处理；将平衡盘后密封间隙适当放大。通过轴位移监测，及时停机处理结焦部位，可避免泵推力瓦磨损与烧瓦。

二、焦化装置高压除焦水泵故障分析

焦化装置高压除焦水泵为带齿轮箱的多级离心泵，该泵各振动测点如图2所示。

2008年3月7日对焦化高压水泵P-3207/A进行测试，各位置点振动数据见表1。与泵运行初期振动数据相比，测点7振动明显增大。

机组轴振动显示：泵前轴振动幅度达50μm、55μm；泵后轴振动幅度为18μm、19μm，机壳测试与轴振动显示基本吻合。该现象说明异常振动真实存在，可能存在某种故障。

故障表现：泵入口端振动明显，频谱图存在明显的6倍泵转速成分（图3）。

故障分析及诊断：

（1）通过对振动幅度、振动信号频谱的分析，认为不对中引起的联轴器故障可能性较小，因为齿轮箱侧振动变化小于泵入口侧振动变化，频谱图没有2×成分。

（2）认为振动主要由泵本身造成，故障部位可能在泵入口端，依据泵入口端有明显6×成分，而出口端表现为不平衡量的增加；具有一定量的轴向成分；测试中泵入口端振动变化较大，启泵初期振动7.0～8.0mm/s，趋于稳定后，振动下降到4.0mm/s左右。拆检发现泵入口焦粉有明显堵塞。

表1 各位置点振动数据mm/s

三、锅炉给水泵故障分析

该泵为节段式多级离心泵，型号DG85-80A×8，工作介质102～105℃除氧水，入口压力0.1MPa，出口压力6.4MPa，转速2980r/min，电机功率280kW。

泵运转2个月后，振动开始逐渐升高，拆检发现末级叶轮出现穿孔，减薄明显，呈现出显著的汽蚀特征，以致每6个月必须更换叶轮。

运行初期，振动幅值不高，频谱图有明显的高频成分（叶轮的叶片通过频率经常存在），如图4所示。

运行后期，叶轮局部穿孔，导致转子动平衡受到破坏，振动显著增大，频谱图具有明显的1×特征，见图5。

介质为102～105℃的水，如果泵入口压力较低，泵极易发生汽蚀。该泵有汽蚀存在，但振动不大，且没有影响泵流量，仅仅造成泵末级叶轮损坏，所以汽蚀不严重，将泵叶轮由原普通碳钢改为1Cr13，运行超过3年没有发现问题，大大提高了叶轮使用寿命。

四、结论

大型多级离心泵平衡盘结焦、叶轮入口堵塞与汽蚀是炼厂多级离心泵的常见故障，通过轴位移以及振动监测与频谱分析，可以及时发现此类故障，及时检修，从而可大量节约维修费用，延长泵设备使用寿命。

[1]薛敦松.石油化工厂设备检修手册—泵（第二版） [M].中国石化出版社.

[2]王祥晗.浅析离心泵轴向力的平衡措施 [J].炼油与化工，2007（2）.

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