石油化工离心泵的故障分析及维护

李军，何强，王双双，宋丹(东营市赫邦化工有限公司，山东 东营 257237)

0 引言

石油化工企业包含了很多复杂的生产环节，在不同的生产环节之中也会使用不同的设备，泵在这之中使用的范围就相对比较广泛。无论是离心泵，还是往复泵、齿轮泵等，在企业发展中都受到了非常广泛的应用。其中，离心泵的使用频率很高，如出现故障就会引发一系列的安全事故。因此，在离心泵的日常使用过程应对其进行相对优化，加强良好的日常维护保养，对出现的故障问题也应及时分析和排查，保证企业生产经营的顺利进行，实现石油化工企业的可持续发展。

1 离心泵的管理内容

首先，离心泵在石油化工企业的工作中起到了重要作用，同时也承受着很大的工作强度，因此对离心泵润滑问题的解决就显得非常重要。运用合理润滑技术能够保证离心泵在工作中受到良好保护，避免产生过度磨损。石油化工企业也对离心泵的相关润滑内容作出了一定的要求和规定，要求离心泵的润滑执行按照“五定”“三过滤”润滑管理制度[1]。

其次，在日常监管之中，应严格满足定点、定质、定量、定期、定人的五大原则，保证入库过滤、发放过滤、加油过滤三项过滤内容能够基本实施。在对离心泵进行管理的过程中，石油化工企业的监管人员应提升对离心泵工作时间的检查力度，对一些工作时间不同的离心泵做出颜色标识，使工作人员能够进行直接区分，保证工作的严谨性。

最后，相关工作管理人员也应加强对现场设备的整体监管，加强日常工作规划中的巡逻力度，对发现的问题应及时处理和解决，确保故障问题不会进一步扩大，以便保证生产的顺利进行。

2 工作原理

离心泵在工作时，主要的工作动力来源是由泵体自身通过旋转而产生的离心力。离心泵的主要工作原理是依靠内部高速旋转的叶轮产生的力，通过这样高速旋转的叶片，在泵体中间的液体产生一个惯性离心力，在离心力的作用下能够获得足够的能量，这些能量提升了整个泵体之中的压强[2]。而当叶轮快速转动时，这些原本吸附在叶片上的液体就会通过这一系列的力被甩出。当这些液体被甩出之后，原本包含液体的泵体中央就会形成一个真空区域，从而导致泵体内部的气压要远远小于外部的气压。这样的压强差距使得泵体之外的液体被吸入泵体内部，一面不断地吸入液体，一面又不断地将这些吸入的液体从另一面进行甩出。离心泵就通过这样的方式连续不断地进行工作，为整个石油化工系统提供服务[3]。

3 常见故障原因分析

3.1 机械密封失效原因

机械在运行过程之中其实很难保证整体的完全稳定，不同的机械部位会因为在系统之中进行不断地运转而产生一些不同的变化，在运行过程之中也会慢慢出现一些密封失效的故障问题。

密封失效会在很大程度上打破原工程系统创造的气压环境，使得工程效率在一定程度上大幅度下降。通过相关的分析，发现了机械气密下降大致上可以分为三个原因：弹性元件失效、动静环失效、密封圈失效。

3.1.1 弹性元件失效

弹性元件的失效主要出现在泵体之内的弹性元件上，因为弹性元件在工作时对元件本身造成了一定的损伤。这些损伤可能是即时性的，也可能是长久以来累积的结果，导致元件发生断裂和失弹，失去了其原本具备的基本功能。

断裂产生的原因主要就是泵长期处于一个运转不平稳的状态。在进行泵体设计时，工作人员没有对泵体的工作情况进行模拟，一些衔接问题没有处理好，也就容易出现抽空和大幅振动的情况，导致了弹性元件处于的工作环境并不符合生产的需求，承载了超负荷的“工作压力”。这也就导致它受到一些本身承受范围之外的力，过大的压力就会导致元件出现断裂现象，造成了零件的进一步损伤。

另外，断裂也有可能是其他原因导致的。例如在对弹性元件进行焊接的时候，技术人员没有完全焊接整齐，也没有进行预先的检查，导致焊接效果并理想，在一些热处理上存在了明显的问题。当这些情况出现时，实际上的处理方式就会和前者完全不同，一旦出现这些问题，也就说明元件本身就存在了巨大的安全隐患。一般情况下，技术人员往往就会直接对这些零件进行更换。

而针对压力问题处理方式则不一样，工作人员一般会选择认真查找泵抽空和震动的原因，并进行相关分析，找出影响因素并消除，保证泵体能够重新恢复到相应的运作水平上。

弹性元件直接出现失弹现象主要是因为在运作过程之中产生了高温环境，这些高温环境对本身元件的组成部分和材质产生了一定的影响，导致弹性元件无法适应这样高温状况，产生了形变。而这些形变在很多时候也是不可逆的，最后就导致了失弹现象。为了解决以上问题，工作人员可以考虑选用更加耐高温、耐腐蚀的合金材料，对弹性元件的材质和波形设计进行完善[4]。

另外一部分原因就是在元件与元件之间形成了一些结垢，这些结垢直接填充了原先元件回弹的空间，也就使得元件失去可弹力的空间。为了避免这一现象的产生，可以通过采用封油或者软化水在容易产生结垢的区域进行冲洗。此方法对这种情况可以有效改善。

3.1.2 动静环失效

动静环失效也是石油化工生产过程中一个比较常见的问题。其产生的原因也有很多种情况，其中的一种原因就是密封环的镶嵌结构原先处于硬化状态，但是在高温介质的综合作用下，导致这些镶嵌结构的区域出现了刚性的衰减，也就不同程度上的形成了一些松动和脱落。

动静环失效实际上就是镶嵌的地方缺乏了原本的作用。一般来说，通常可以直接采用整体结构，避免产生镶嵌，或是在镶嵌和连接处进行堆焊硬质合金的设置。利用这种耐热性和刚性都较强的金属，也可以很大程度上避免镶嵌的部分出现因为温度上升而发生松动的情况。

如果是因为超负荷运转而导致摩擦过度，两边零件之间因为摩擦而改变了原本的形态这种问题，解决方案就会显得比较复杂，因为镶嵌结构已经无法改变。因此，只能够通过适当的过盈量，或是直接通过改善环座材料这样的方式，尽可能地在装配前就做好相关的检查工作，例如确保在装配过程避免一些缺陷和松动的出现。

如果是因为离心泵在生产的过程中过快预热而产生了应力裂纹，导致了在生产环节中出现了严重的连续性泄漏问题，泵就会受到过大的压力而产生断裂现象。这也会导致动静环的石墨环由于受到过大的压力和拉力产生相应脱落或是断裂，进而导致轴封的失效。

此外，因为离心泵的不断运转，承受了比较大的工作强度，甚至远远超过了出厂时的测试水平。在这样高强度的长期运转下，弹性元件在不断工作进行形变的过程中就会产生压缩比过大的问题。而前端的压面也会和接触部位产生很大的摩擦，这样的摩擦力度就会造成原先完好的动静环出现了不同程度的磨损，最后导致了失效。

在实际的使用过程之中，应当针对性地避免这些普遍问题的发生，科学使用零部件，保护零部件的基础使用状态。

3.1.3 密封圈失效

密封圈失效的原因主要是老化和嵌入沟槽问题。密封圈的材质在生产过程中要求较高，需要和介质很好适配，才不会轻易地产生体积上的膨胀。体积膨胀会导致原先的泵体出现了过多的摩擦热，加速了材料在正常运作之中的消耗程度，也会进一步加速材料老化，使材料的使用年限发生一定时长的缩减。

一般对这种问题，只要进行相应材料的更换就可以得到良好解决。将中高温的材质类型统一更换成更加耐高温的材料，保障在后续工作中更好地完成相关的生产任务。

另外，由于密封圈长期处于高温状态，因此在进入温度比较低的环境时就会由于过大的温差而形成一些断裂。但是这种硬化实际上只是一种即时的效果，在温度发生回转时就会出现一定程度的好转，因此在产生温度强烈变化时一定要注意及时调整。但是这样的回转过程实际上也很难能够达到未发生改变之前的效果。因此在面对特殊环境时，应选择相比之下更加耐寒的材料类型，保证这些材料不会因为过低的温度而承受相关的不可逆损伤。

由于密封圈本身就更加容易因为保存问题而受到影响，因此在保存过程中应尽量避免光照的直射和高温、低温、高压，同时对湿气也应进行严格掌控，防止密封圈受潮而产生性能损坏。应尽量保证将其放置在防潮袋中，存放于阴凉处，尽可能地减少环境带来的影响因素，保持原先的稳定性质。

3.2 电机类故障

3.2.1 转子类不平衡故障

离心泵容易出现的故障类型并不是完全单一的，而是由非常复杂且不同的因素共同组成。例如泵的转子部位就很有可能发生不平衡的故障和一些质量偏心、转子部件的某些区域出现缺失等问题，这些问题的出现一般就会直接造成转子本身内部平衡的质量结构被直接打破，转子内部产生质量布局上的不平衡，也就会影响后续的使用效果。

这类故障在旋转类机械之中比较常见，转子在组成部分上也是由多个转盘共同组成的，每一个转盘都有可能产生质量偏心故障，并且不同转盘之间产生故障的概率也基本相同。然而不同转盘之间产生的质量不平衡问题并不是完全独立的，如果在同一时刻发生了多个质量偏差，就会结合在一起，成为了一个不平衡类问题，这样的问题在解决情况上也会比单一的不平衡质量问题要更加棘手。

3.2.2 偏心转子故障

在泵体内部，定子与转子之间实际上会有不同的故障部位，这些由于不同心产生的故障类型就被称作偏心故障。这一类的偏心故障在解决难度上实际也会比较大，且这一问题发生时也非常复杂，它们并不会单独的产生作用，而是会和其他很多种不同类型的故障一起出现。

例如当泵存在几何偏心时，除了会产生与介质相关的频率波动以外，也很有可能还会导致内部的流体运行不平衡的问题。通过流体不规则流动，就会导致内部的叶片产生一系列频率倍频的振动，这一过程实际上会放大相关的故障类型，在进行故障排查时也会更加困难。

有偏心造成的激振力实际上仅与负荷有关，与运行过程之中叶片的转速并没有产生什么实质性的联系。正因为这样，技术人员在进行对偏心故障诊断时，应从负荷的层面上进行入手，通过对不同的负荷类型进行横向比对，才能够更加准确地发现故障存在的原因。

3.3 声音异常或震动过大

泵在日常正常工作中，会产生一定的噪音，这是由于内部零件在进行相互运转的过程之中会由于摩擦而发出一些声音。此时产生的声音类型也是相对比较平稳和正常的，不会很闷或者很空。因此，对泵组在运行过程中产生的声音进行观察和测定，也可以作为相关的判定标准，来评判泵组目前的运行情况。

如果机组在工作过程中出现了非常明显的杂音，或是产生了一些异常的振动类型，这实际上就是一个反常现象，很有可能就是泵产生故障的先兆。一旦遇到这种情况，相关人员应提升自身的敏锐度，对机组进行系列检查，针对一些比较容易产生问题的部位也应提升检查力度，防患于未然。

泵机组振动实际上并不是一个简单的现象，相反它产生的原因可能会很复杂。引发震动的原因也有很多类型，一般情况下可以大致分为机械和水力两个方面。

从机械方面上看，可能是因为在正式运行之前，技术人员并没有对叶轮平衡进行校准工作。这就会导致在运转的过程之中发生相关的重心偏移，产生机组的振动，针对这种情况应当即刻校正。第二种情况就可能是由于泵轴与电动机轴不同心，对这样的问题也应在发现的第一时间进行相关的重心矫正。还有一个比较普遍的原因就是在工作时的物理因素，例如螺丝松动或者设备的摆放不平整这样的问题。这一问题所能影响的范围其实可大可小，具体情况应当依据现实来进行决定，保证相关设备的摆放能够整齐、平衡。

在水力方面可能产生的故障原因就是：在运行过程之中吸积过大，就会导致水汽对进气口的压力会增加，有时甚至会成倍增长，在叶轮进口产生汽蚀，长久以来就会对气口产生腐蚀作用。水流经过叶轮时，在低压区由于流速比较缓慢而内部气压比较弱，就会导致空气进入水流之中，出现气泡。这些气泡并不会保持太长的时间，到高压区就会由于内部气压的更改而气泡溃灭，在气泡产生破裂的瞬间产生撞击引起振动。此时就应当降低低压区和高压区之间的高度差，有效减少气泡的产生，减少这一环节之中容易产生的振动问题。

此外，泵在非设计点产生了运行，流量过大或过小，不符合原先的机组设计标准，引起了泵的压力变化或压力脉动，对泵体产生不良影响。同时，当泵吸入异物的时候，就会造成堵塞问题。这些堵塞物掺杂在水流中会影响叶轮的正常运转，对叶轮产生损坏。一旦遇到这种问题就应立刻停机，进行相关的清理工作[5]。

4 维护石油化工离心泵故障的技术

4.1 预测性维护技术

在开展石油化工离心泵维护时，应当更加重视预防的重要性，争取能够在问题发生之前就进行预防，以此来杜绝在日后发生故障的可能性。

预测性维护技术实际上就是对目前还处于运行状态的离心泵进行一些相关的故障分析。这一环节需要技术人员对当前设备各个零部件的运行状况进行全面研究和调查，仔细排查目前运行过程之中存在的一些问题，并进行及时解决，防止问题的进一步扩大。

同时，应更重点关注润滑、振动等这些方面的问题。在进行工作时，及时地对数据进行记录，在对数据归类时加强对信息技术的应用，确保数据准确展现。

同时也应定期展开监管会议，对一些出现频率较高或是可能性较大的问题进行具体分析。并在日后的工作之中，加大对这些内容的工作力度，进一步保证离心泵工作过程之中的安全性能。

4.2 预防性维护技术

预防性技术实际上应当建立在预测性技术的基础之上，主要是通过预测的结果，进行相关分析，展开措施的制定，实现预防的目的。预防更加重视措施方面，对可能出现的问题进行一些加备工作，这样就尽可能地减少问题所可能带来的一系列不良后果，降低在生产过程之中可能造成的经济损失，增加企业的经济效益。

在实际对整体工作设备进行监管的过程之中，预防性的技术需要大量参考以往的工作记录，保证能够对一些出现频率较大的问题进行针对性排查，优化整体的防范工作。这种排查也可以在很大程度上节约维修成本，技术人员可以凭借自身经验来缩减维修的范围，使维修工作更有效和快捷，也更加具有针对性。

5 结语

随着经济社会的不断发展，石油化工产业已经成为当前的支柱产业之一。对在生产过程之中可能发生的离心泵故障类型，本文进行了相关的分析，从个人的角度希望为石油化工的相关人员提供参考，共同推动石油化工产业的进步。