化工企业大量使用泵类产品, 多数都是耐腐蚀泵, 流件材质主要有哈氏合金、304、316L等。受本化工企业业务生产影响, 离心泵的腐蚀、冲蚀损坏问题十分突出, 每间隔20天就要检修一次, 耗费大量的人力、物力、财力, 不仅增加企业经营成本, 也会影响生产秩序。介于此, 要结合实际情况分析离心泵损坏原因, 并提出改进措施, 以改善离心泵工作条件, 降低损坏故障率。
离心泵发生损坏故障, 拆开后发现以下现象[1]: (1) 叶轮螺母脱落, 叶轮位置前移; (2) 叶轮口环处发现凹坑; (3) 过流部件有汽蚀、腐蚀痕迹; (4) 泵内前端螺母腐蚀严重。从以上表象看, 离心泵损坏主要与腐蚀、汽蚀、过流部件材质及生产工艺等有关, 下面从这些方面分析了原因。
(1) 腐蚀。离心泵输送的介质一般带有腐蚀性, 在离心力作用下, 腐蚀性介质高速流转, 很容易产生冲刷腐蚀。离心泵内的腐蚀介质流动过程中, 与金属表面间形成相对运动, 进一步加剧冲刷腐蚀。长期运行的离心泵不间断发生冲刷腐蚀, 势必会有损坏。
(2) 汽蚀。汽蚀是离心泵损坏发生的主要原因。汽蚀使离心泵内的过流部件表面材料脱落, 造成过流部件损坏。过流部件是离心泵组的主要元件, 它损坏了, 离心泵的扬程和效率自然下降, 运行中伴随噪声、振动等现象。
汽蚀发生过程:被输送的液体介质流速快、温度高, 基本接近于汽化压力的不饱和状态。离心泵运行过程中, 当泵进口压力低于液体介质的饱和蒸汽压力时, 液体介质慢慢汽化, 并伴有空泡现象。这些气泡存在液体介质中, 使液体介质内部有了少量气体。当含有气泡的液体介质从低压区进入高压区时, 气泡迅速破灭, 致使周围液体以比较快的速度向气泡中心汇集, 产生强大冲击力, 对过流部件产生冲刷, 造成过流部件损坏。
(3) 材质。离心泵本身及内部的过流部件、密封件等都是耐腐蚀性的, 但是耐高温能力偏弱。特别是离心泵输送的介质一般都带有腐蚀性, 且温度较高, 几乎达到100℃, 对过流部件、密封件等元件的耐腐蚀性、耐高温性要求很高。由于离心泵部分元件材质的耐腐蚀性、耐高温性不高, 致使经常发生损坏问题。
(4) 生产工艺。离心泵装配工艺不合理, 装配工序和工具不当, 装配方法不科学, 或乱涂润滑剂, 都会造成离心泵发生机械密封损坏[2]。
腐蚀、汽蚀, 对离心泵内的过流部件等产生严重的冲蚀, 使过流部件等损坏, 降低离心泵使用和效率。为解决冲蚀问题, 可以采用以下改进措施:
第一, 增加离心泵有效汽蚀余量NPSHa。增加水位高度、储液罐压力、喂水泵, 减少汽化压力、进口管路阻力损失等措施, 都可以达到离心泵有效汽蚀余量NPSHa的目的。
第二, 减少NPSHx。为减少NPSHx, 可以采用双吸叶轮、超汽蚀叶轮, 或吸入性比较好的叶轮。此外, 还可以增加叶轮前盖板的曲率半径。
第三, 消除汽蚀发生条件。水温过热是汽蚀发生条件之一, 为解决汽蚀问题, 需要设法消除汽蚀发生条件。离心泵运行过程中, 要尽量保持进口管路内压力稳定, 严格控制水温, 避免出现过热现象, 进而消除汽蚀发生的主要条件。如果按照以上操作仍然不能达到消除汽蚀条件的目的, 可以考虑使用短而直的进口管路, 防止空气从其他部位吸入进口管路中。
离心泵启动前, 缓慢向泵内灌液, 使液体介质充满泵腔和密封腔, 将泵内空气完全排掉, 避免形成空泡腐蚀[3]。如果在离心泵空气排除不净情况下就启动工作, 可能造成密封环失去润滑, 出现干磨损坏。甚至可能造成密封胶圈过热, 致使密封胶圈炭化、老化, 弹性下降。所以, 启动离心泵前必须将泵内空气排除干净。
从离心泵损坏表象和原因看, 过流部件、密封件等必须使用耐腐蚀性高、耐高温性高的材质。如, 过流部件使用耐高温性高的材料, 超高分子量聚乙烯、氟塑料合金等, 密封件使用氟橡胶材料, 弹簧使用哈氏合金材料, 泵体使用抗冲蚀性好的材料, 等等。通过调整或改用适合生产工艺要求的材料, 提高离心泵及其元件的耐腐蚀性和耐高温性, 增强对腐蚀、汽蚀的抵抗力。
宣传、普及离心泵的配装、维护、使用等方面常识, 使工人操作规范、正确, 降低人为失误。同时, 配装中使用专用工具, 注意配装工艺, 按照要求涂抹润滑剂。一般情况下, 动、静环摩擦面都要涂抹适量润滑油, 密封圈要配合没有副作用的润滑剂一起安装。
综上所述, 化工离心泵损坏原因主要包括腐蚀、汽蚀、材质、生产工艺等。为解决损坏问题, 提出解决冲蚀问题、排净泵内空气、更换材质和规范配装工艺、工序、工具、方法等措施, 消除问题发生条件。
摘要：离心泵在化工企业广泛使用, 其工作状态是否良好, 严重影响化工企业生产效率。本文以化工企业离心泵损坏问题为研究内容, 从腐蚀、汽蚀、材质等方面着手, 简要分析了离心泵损坏原因。然后, 针对损坏表象和成因提出了针对性的改进措施, 仅供参考借鉴。
关键词：离心泵,改进措施,损坏原因,化工企业
[1] 石金桥.化工离心泵损坏的原因分析及改进措施[J].通用机械, 2013, S1:40-42.
[2] 张永海, 殷启超.离心泵机械密封失效原因分析及改进措施[J].科技视界, 2014, 31:86.
[3] 孙春彩.高速离心泵油乳化分析及改进措施[J].当代化工, 2014, 07:1233-1236.
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