基于P10569屏蔽泵故障原因分析及预防措施

摘要：本文针对大修后POSM装置真空系统排液泵P10569连续2次故障检修进行根原因分析。主要通过对屏蔽泵结构简介、返修问题分析进行阐述，并在班组日常操作方面提出相关建议，对屏蔽泵运行维护和降低故障率提出相应的的预防措施，为今后同类问题提供参考处理意见，提高屏蔽泵的运行可靠性。

关键词：屏蔽泵；耐磨盘；电流异常；间隙控制；故障分析

1 引言

作为真空凝液缓冲罐D10567的排液泵，5月6日至5月10日P10569检修前后连续2次出现启泵电流高跳停的现象，其排液不畅对500单元真空系统造成不利影响，本文针对此次屏蔽泵故障事件进行剖析，推断重复检修的问题所在，并提出应对预防措施，为日后屏蔽泵检修提供参考意见。

1.1 屏蔽泵介绍

屏蔽泵不同于普通离心泵，是一种无密封泵，泵头和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，不像普通离心泵的机械密封一样存在动密封点。如下图1所示，屏蔽泵的叶轮和电动机的转子固定在同一根轴上，利用屏蔽套将电机的转子和定子隔开，转子在被输送的介质中运转，其动力通过定子磁场传给转子。这种结构的轴不外露，取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。

屏蔽泵存在多种优点，其中最明显的便是全封闭、安全性高，结构上没有动密封，只有在泵的外壳处有静密封，转子和定子各有一个屏蔽套使电机转子和定子不与物料接触，即使屏蔽套破裂，也不会产生外泄漏的危险。特别适合输送易燃、易爆、贵重液体和有毒、腐蚀性及放射性液体，如800单元输送苯相关介质密闭要求高，屏蔽泵使用较多如P801、P808等。另外屏蔽泵还具有结构紧凑占地少、运转平稳，噪声低，不需加润滑油等优势。当然屏蔽泵也存在其本身的劣势，屏蔽泵效率较低，由于屏蔽套的存在，增加了定子和转子之间的间隙；屏蔽套中存在电涡流损失；同时转子在介质中转动，摩擦阻力也随着增加，这些都使得屏蔽电动机比普通电动机的效率要低。另外，屏蔽泵的叶轮口环间隙也较普通化工泵大，同时还需要有一部分液体向电动机提供循环冷却，降低了其容积效率，综合上述因素，屏蔽泵的机组效率一般要比相同参数的普通化工泵低 5%左右。由于屏蔽泵采用滑动轴承，且用被输送的介质来润滑，故润滑性差的介质不宜采用屏蔽泵输送。

屏蔽泵一大明显特征是其循环冷却模式，最常见的两种方式是基本型轴内循环（如P569）、基本型轴外循环（如P801、P808），另外还有基本分离型、标准逆向循环型等其它多种循环冷却方式。

如图2为基本型轴内循环，循环液一部分：叶轮排出口——过滤器①——FB端盖②——定子屏蔽套与转子屏蔽套之间缝隙③——后轴承与轴套之间④——RB端盖⑤——轴中心贯穿孔⑦——螺栓贯通孔⑥——泵体吸入侧⑨；一部分通过FB端盖小孔——前轴承与轴套之间——FB端盖——叶轮平衡孔 ——叶轮吸入侧。

图3所示为基本型轴外循环，与图2明显不同的是轴无中心贯穿孔，循环液从泵体外部循环，外部循环常通过换热器冷却循环液（如P801、P808）。

1.2 P10569第一次启泵跳停检修

5月6日由于D10567液位高，班组启P10569欲拉低D10567液位，但多次启泵均因电流高跳停，如下图4所示，电流26A（高报值17.2A），轴位移-0.58mm（低报0，高报1.2mm），怀疑此屏蔽泵轴套、滑动轴承等内件磨损造成机泵径向定位缺失，出现干磨而负载过大跳停，安排机泵解体检修。

P10569拆至厂房解体，叶轮拆前窜量2.8mm，发现靠轴位移探头处（远离叶轮侧）滑动轴承、止推盘磨损，轴套轴向有缺口，轴位移磁性头与轴位移探头压盖相互磨损，叶轮与叶轮后耐磨盘相互磨损。见下图。

将磨损内件止推盘、滑动轴承、轴套、轴位移磁性探头更换，考虑到耐磨盘与叶轮没有新配件，安排利旧使用，将磨损处砂纸、锉刀打磨，打磨后发现叶背与耐磨盘配合间隙2.8以上，大于探头侧止推盘与滑动轴承间隙2.2，装叶轮前后窜量均为2.2，说明耐磨盘止推效果消失，主要靠探头侧止推盘进行限位，考虑窜量数据在标准范围内（标准装叶轮前2.2，装叶轮后1.7，允许偏差-0.30～+0.50，此时在标准上限），探头侧止推盘能够限位，遂将机泵回装，等待试泵。

1.3 P10569第二次启泵跳停检修

5月7日下午18：30，班组试运P10569，启泵前入口过滤器已清洗，排气充分，启泵时发现：电流高报，出口压力能指向正常，出口阀未开泵超电流跳停，启泵4到5秒出现启泵超时后跳停，安排机泵再次解体。

泵拆至厂房发现探头侧止推盘、滑动轴承已磨损，叶轮边缘与耐磨盘碰磨，分析此止推盘无法承受主要轴向推力，此推力还应由耐磨盘进行抵消。与厂家沟通确认在叶轮叶背磨损处焊接一块304的不锈钢垫片，垫片上打相应的平衡孔，孔径根据厂家要求由∅8改∅7，如此将窜量调整至1.4。5月10日，现场回装，启泵试车正常。

由于轴位移数据已做机械变动，轴位移检测做同步更改，新的轴位移数据0-1.4mm，由于仪表无法调零，在保证轴位移变化量1.4不变的情况下，仪表测试数据0.3-1.7mm，以此设定为P10569轴位移的低报和高报值，同步走MOC变更。

1.4 重复检修原因分析

如上图所示，泵在启动的一瞬间，左侧液体吸入，叶轮受到液体推力导致转子向轴位移探头处窜动，当叶轮耐磨盘间隙D1＜探头侧止推盘D2时，转子上的叶轮首先接触耐磨盘，进而抵消泵启动瞬间叶轮产生的轴向推力，液体流至叶轮出口，部分液体从叶轮背部边缘处（即间隙d处）进入，通过叶轮背部的平衡孔反推叶轮，前后压力平衡后，叶轮保持稳定运转。当然，反推效果好的话，叶背还未接触到耐磨盘时受反推力向左窜动，不会与耐磨盘发生碰磨（文末行动项4为针对实现此反推效果的建议操作）。

P10569为非连续运行机泵，需要经常启停，倘若灌泵排气不充分或达不到好的反推效果，（1）叶背与耐磨盘会在多次磨损的情况下间隙D1逐渐变大，直至大于探头侧止推盘间隙D2，此时第一道止推作用失效；（2）启泵时大部分的轴向推力由止推盘承受，由于止推盘只能平衡部分残余轴向力，无法承受主要轴向推力，在第一道耐磨盘止推失效后第二道止推很快失效，与此配合的探头侧滑动轴承会在较大轴向力的作用下和止推盘几乎同步破损，进而轴套发生破损，轴位移磁性头也可能会在轴径向定位缺失、轴向推力无法平衡的情况下与轴位移探头压盖相互磨损；（3）第二道止推失效后，叶背边缘和耐磨盘（间隙d处）发生碰磨，负载变大，造成启泵电流高跳停。

第一次检修将破损的部件均进行了更换，但对D1、D2缺少比较，也未对间隙d处磨损情况引起注意，直接造成第二次探头侧止推盘、滑动轴承再次破损，轴套也因此更换，间隙d处磨损情况加剧。叶背焊接不锈钢垫片后，间隙D1（1.4）＜D2（2.2），启泵瞬间首先叶背与耐磨盘接触平衡大部分轴向力，叶背与耐磨盘贴紧后d仍有1.1mm，保证叶背边缘液体流入，实现反推效果。

从两次检修过程及结果来看，第一次检修并未意识到问题根源，即海密梯克屏蔽泵耐磨盘以及耐磨盘和叶轮背部配合间隙D1的重要性，一味遵照检修标准，而未比照各配合间隙的关系，是导致此次重复检修的根本原因。

2 结论

机泵“喜”平稳运行工况，“厌”频繁启停，尤其启泵时操作对机泵结构功能影响极大。对于频繁启停的屏蔽泵，启泵前一定要做好灌泵排气等准备工作，另外工况不稳、检修安装不适等原因也会造成屏蔽泵出现故障停运。本文通过对P10569屏蔽泵两次故障检修分析，得出以下相关结论及相关建议：

海密梯克屏蔽泵强调耐磨盘的重要性，由叶轮向探头的轴向推力主要由耐磨盘承受，探头侧止推盘和滑动轴承配合，以碳化硅材质居多，碳化硅具有优良的耐腐蚀性、耐磨、硬度较高，但碳化硅的硬度高致使其冲击韧性较低，在受到冲击或振动过大时容易破裂，只能承受较少残余轴向推力，若耐磨盘磨损，探头侧止推盘无法承受较大推力进而破损，同时滑动轴承、轴套、探头均可能出现磨损。

频繁启停的屏蔽泵耐磨盘磨损较快，磁力泵亦是如此。班组启泵前应充分灌泵排气并进行充分的盘车排气，尽量减少启泵时轴向推力对耐磨盘的冲击磨损，同时钳工在做屏蔽泵轴向位移检查等预防性维护工作时可将耐磨盘的间隙一并检查。

启泵出现电流高跳停应停止再次启泵，待设备员或钳工现场确认后可决定是否再次试运，尽量减少启泵数量。电流高跳停与低电流抽空不同，电流高负载变大，机泵内件会出现碰磨，一旦发生靠灌泵排气、清理入口过滤器等措施无法消除，此时再启泵会加重内件磨损，液下泵P11603也是轴套与滑动轴承出现碰磨进而启泵跳停。

屏蔽泵启泵时出口小流量线打开，减少启泵时轴向力（指向探头侧）的冲击，同时增强叶轮平衡孔处液体轴向力的反推自平衡效果。

轴位移探头松动，若重新紧过，轴位移读数与之前会有偏差，仪表在处理过探头后应重新确认轴位移高报与低报值。