尿素装置机泵叶轮结垢的成因及处理办法

曾麟

摘 要：本人毕业于辽宁石油化工大学，所学专业为过程设备管理与控制工程，毕业后一直在炼化企业从事设备管理工作，至今已有六年。工作中经常遇到机泵因为叶轮流道堵塞而造成的流量不足问题，原因是粘度大、含有颗粒的介质沉积或为输送碱性介质，高温条件下生成CaCO3附着所致。

关键词：离心作用；沉积；结构；介质

1 叶轮结垢成因及不良影响

例如，本人所在企业尿素装置，机泵P18以及P18/1，营口机械厂制造，于2000年1月安装，为尿素装置塔7供料，型号80Y-100，单级离心泵，输送介质为烯醇水，因為叶轮流道结垢堵塞频繁发生流量不足的现象，故障最多的一年内共拆修了13次。

烯醇水是一种聚乙烯醇与水混合的液体，聚乙烯醇有较好的水溶性，溶解后在设备运行温度不高的情况下粘度较大，且未溶于水的颗粒会沉积在叶轮上，一段时间过后会在叶轮及密封表面凝结成一种浅黄色胶状物体。这种结垢问题如果出现在叶轮的表面，则会导致叶轮施加于轴的径向载荷在圆周方向分布不均，引起转子转动产生不平衡，这样会引起叶轮的振动，从而加速轴、轴承以及密封等零配件的磨损，缩短配件的使用寿命。如果结垢现象出现在叶轮流道内侧，会使叶轮流道变窄或者发生形变，甚至将流道完全堵塞，导致机泵流量下降，生产效率降低，而且频繁对设备进行拆修会浪费大量的物力和人力，增加生产成本。

2 改造方案

针对此类问题，简单的办法是采用酸洗的方式，但是这种办法费时费力，且酸性物质对设备具有腐蚀性，可以用来应急但不应频繁使用，造成的生产停工及设备检修的费用算下来也是一笔不小的数目。因此建议将这类机泵叶轮形式进行更改，在满足生产流量、扬程的前提下将叶轮改为半开式叶轮，其优点与闭式叶轮对比如下：

闭式叶轮由前后盖板及夹有的叶片组成，叶片间形成流道，扬程较高，适用于输送粘度低、不含杂质及颗粒的介质，优点是效率较高，缺点是结构封闭，对于含有颗粒的介质，颗粒会容易沉积在流道内，堵塞流道，结构如图2：

半开式叶轮一侧没有盖板，效率低于闭式叶轮，适用于输送含有颗粒物的介质，颗粒物会因为叶轮旋转产生的离心作用离开叶轮表面，可有效防止颗粒沉积，对防止叶轮结垢会有良好的作用，结构如图3：

3 可行性分析

尿素装置P18、P18/1是该装置进行络合反应的必要泵，该泵平稳运行对于尿素装置连续生产有着重要的影响，通过对比可以看出半开式叶轮对于改善叶轮因介质问题结垢有着良好的效果，而其较闭式叶轮效率较低的问题可以采取仿真实验来分析间隙大小和叶片数对离心泵效率的影响，叶轮和蜗壳的间隙主要影响着离心泵的效率，离心泵的效率会随着间隙的变小而增大，所以叶轮形式的更改带来的效率损失可以通过实验来选取一种最优的叶轮结构，尽可能地满足生产工艺需求。对叶轮形式进行更改不仅对于泵的连续运转会有良好的效果，还可以节约劳动力，降低生产成本，保证生产的稳定持续进行。