屏蔽泵停车后短时间起动的危害与预防监控

周国良 杨忠义 赵子龙

(1.中国石油吉林石化公司，吉林 吉林 132021；2.中国石油大庆石化炼油厂，黑龙江 大庆 163711)

屏蔽泵是新型环保型泵，它取消了传统离心泵的旋转密封装置，构成静密封装置，具有全密封和无泄漏的优点，解决了流体输送过程中的跑、冒、滴问题[1]。在石油、化工、制造、航天、核工业、制冷及医药等领域得到了广泛应用。

屏蔽泵电机定子与电机转子都装设在密封压力容器腔体内，电动机转子与叶轮共轴，并由电机前后两组滑动轴承支撑[2,3]。由一个电线组提供旋转磁场，驱动转子旋转。定子组件的内表面与转子组件的外表面装有非磁性金属薄板制成的定子和转子屏蔽套，其结构简图见文献[3]。屏蔽泵是由输送的介质对轴承和电动机进行润滑的[4]，输送的介质首先对前轴承进行润滑冷却，并在排出口分为两种流体，一部分介质进入工艺管道，一部分介质由排出口进入循环管，对屏蔽泵的后轴承装置和电机腔体进行润滑和冷却[5]。但屏蔽泵长时间运行停止后再在短时间内起动时，泵工作腔体内介质的变化与产生的汽蚀会对其造成一定危害[6]。文献[5，6]在分析屏蔽泵结构特点和基本原理的基础上，对液流异常的危害进行分析，采用监测报警系统对其轴承磨损情况进行监测与监控，并提出了合理有效的防范措施与预防处理对策[5]。在此，笔者采用转动监测报警器JBQ3和转动监测TRG装置设计其监控系统，防范停车短时间内起动造成的危害。

1 高温产生的不同工况

屏蔽泵在运行过程中，轴承与轴套、平衡盘之间的摩擦和磨损会产生大量热能，电机的定子与转子在旋转过程中产生的磁场(磁效应)也使定子与转子产生较高的温度。屏蔽泵是由输送的介质对轴承和电机部位进行润滑、冷却的[5]。

屏蔽泵长时间运行停止后，轴承与轴套、平衡盘，电机腔定子与转子产生的高温使周围的介质沸腾并产生大量气泡，气泡的凝聚(结)形成空穴。电机腔的高温也使介质汽化(大功率电机更明显)，使介质中的气体逐渐逸出，形成大量的小气泡，气泡结合后向泵室中叶轮与出口处汇聚，形成新的空穴。

2 起动与汽蚀产生

屏蔽泵在短时间开车起动运转，吸入的介质以极高的速度向泵室内的空穴冲击；同时，介质中的气体也会大量逸出，并随介质进入叶轮流道的高压区，在高压作用下四周液体便会重新凝结并溃灭。介质质点相互撞击形成部分水力冲击，如图1所示。由于水力冲击的局部压力很高，冲击速度很快，使气泡在叶轮或泵体等金属表面附近溃灭，导致金属表面产生剥蚀，引起泵流道表面损伤，甚至穿透，这种现象即为汽蚀。介质的不断汽化、凝结、冲击和剥蚀现象就形成了泵的汽蚀。发生汽蚀现象时泵的性能变化曲线如图2所示。

图1 汽蚀现象

图2 离心泵运转性能和汽蚀变化曲线

3 汽蚀对屏蔽泵的危害

对运行工况的危害。介质质点相互冲击，产生噪音和振动；大量汽泡破坏了泵内介质流动的连续性，使介质流动间断；泵的流量、扬程和效率明显下降，性能曲线上出现断裂工况，最后导致泵抽空断流，如图2虚线所示。

对泵室内零部件的损害。叶轮流道表面会出现麻点，呈蜂窝海绵状；汽蚀严重时可将叶片和盖板蚀穿；轴承与轴套之间产生摩擦和磨损，造成轴承与轴套之间严重的损坏；轴承与平衡盘之间产生摩擦和磨损，造成轴承与平衡盘严重的损坏；轴承磨损产生轴向窜动，损坏叶轮、泵体和口环。

对电机的危害。介质断流，无法对屏蔽泵电机腔内进行冷却，使电机温度快速升高，造成电机自锁停车；定子屏蔽套与转子屏蔽套金属表面摩擦和磨损后透漏，介质侵入定子和转子铁芯，造成主线圈受损短路，电机烧损。

4 屏蔽泵JBQ3监测装置

4.1 监测系统

转动监测报警器JBQ3和转动监测TRG表(TRG显示工作状况)可对屏蔽泵汽蚀进行监控。转动监测报警器JBQ3的输入信号与屏蔽泵上转动监测TRG表的输入信号相同，并且其面板上旋钮的刻度与TRG表上的刻度同步，如图3所示。当TRG表上的指针指示与报警器预设的保护值相同时，继电器输出报警信号。

4.2 监测报警

屏蔽泵汽蚀监测报警器JBQ3的电气线路如图4所示，转动监测报警器JBQ3的报警点端子1、2接通电源后，绿灯亮，报警器投入工作。端子4、5信号输入端的TRG信号达到或超过报警器设定值时红灯亮，报警释放,同时端子6、7、8间的接点状态改变。

5 结束语

屏蔽泵的汽蚀现象可以通过转动监测报警器JBQ3和TRG装置对其预防监控。另外，若在短时间起动前打开屏蔽泵的排气阀，进行充分的排气处理，也是防止汽蚀产生的重要措施。

a. 转动监测报警器JBQ3

b. TRG表

图4 监测报警器JBQ3电气线路

[1] 周国良.泵技术问答[M].北京.化学工业出版社,2009.

[2] Q/DDP.J.0201-2011,屏蔽电泵[S].大连帝国屏幕电泵有限公司,2011.

[3] 周国良,刘兴德,陈庆.屏蔽泵在线监测与故障判断处理[J].化工自动化及仪表,2013,40(3):419～421.

[4] API685-2000,石油、重化学和天然气工业用无密封式离心泵屏蔽电泵[S].API规范标准翻译出版委员会,2000.

[5] 甘树坤，周国良.屏蔽泵液流异常的危害与预防处理对策[J].化工机械，2015，42(2)：294～296.

[6] 甘树坤,周国良,孟新.屏蔽泵运行过程中断液或流量不足的危害与预防监控[J].化工自动化及仪表,2014,41(3):1209～1210.