大功率磁力泵高频次故障分析及改进

　　从磁力泵结构、工作原理及与实体操作三方面，介绍大功率磁力泵运行期间多次故障停机造成装置紧急停工，操作难度大、检维修频次多，定期切换困难等，针对该问题进行原因分析及解决处理。

　　1 装置概况

　　乙苯装置工艺包采用的是中石化开发的气相法干气制乙苯技术，包括原料预处理、反应、分离、热载体和公用工程等部分，乙苯装置的循环苯泵P-106将循环苯罐V-105的反应介质苯分2路，一路为烷基化反应用循环苯，另一路为玩基转移反应用苯，属于反应进料的供用泵。

　　大功率磁力泵结构上有与普通离心泵同样的电机、泵体、叶轮、联轴器，但也有普通离心泵不具有的内磁转子、外磁转子、隔离套，因此磁力泵的制造成本要高于离心泵的成本，而磁力泵的结构特点同样对运行的要求也要高于离心泵，如何保证磁力泵的长周期运行是设备管理的关键问题。

　　2 故障描述

　　循环苯泵P-106为乙苯反应物料的供应设备，装置开工以来设备多次紧急抢修，还造成装置运行期间的3次非计划停工，影响较大，总结梳理设备故障主要有3类情况。(1)异常停机;设备运行期间(周期在3-4个月范围)出现异常，DCS电流超电机额定电流，设备异响。(2)切泵后盘车卡涩;定期切换泵后原运行泵停后无法盘车，设备内部件各推力盘、止推轴承碎裂、內磁缸与隔离套磨损。(3)晃电停机，雷雨天气及外部电力管网波动造成停机，设备内部件各推力盘、止推轴承碎裂、內磁缸与隔离套磨损。

　　3 设备工作原理及结构

　　磁力驱动泵简称磁力泵，通常由电动机、永磁传动器和离心泵组成，其主要特点是利用磁感应原理传递扭矩，主要由泵头、外磁钢、内磁缸、隔离套组成，当电动机带动外磁转子旋转时，磁力线穿过间隙和隔离套，作用于内磁转子上，使泵转子与电动机同步旋转，无机械接触地传递扭矩，在泵轴的动力输入端，由于液体被封闭在静止的隔离套内，没有动密封，因而完全无泄漏，被广泛运用在各类石化行业中。由于泵轴、内磁转子被泵体、隔离套完全封闭，从而彻底解决了“跑、冒、滴、漏”问题。

　　循环苯泵类型为磁力泵，设备型号诱导轮，是国外进口设备，输送介质为苯，操作温度下的密度733kg/m3，必须汽蚀余量2.5m，驱动机380V,160kW，转速3140r/min。相关参数见表2。

　　4 原因分析

　　原因一：轴向力不平衡;由于内部转子轴向力不平衡，轴向力超过了止推轴承的承受能力，而引起碳化硅止推环受摩擦碎裂;碎裂后的碎片进入内磁转子与隔离套间隙中，引起隔离套的局部磨损使其高温氧化变色。引起轴向力过大的原因，包括几方面因素：密封环间隙的变化、叶轮盖板与泵腔端部间隙的变化、叶轮内孔与轴间隙变化。原因二：汽化抽空;工作介质是苯，正常操作温度152℃，泵入口操作压力约0.5MPa，与设计温度、压力有偏差(设计操作温度149℃，设计泵入口压力0.55 MPa)。实际操作工况接近苯的汽化压力，因此介质易汽化产生汽蚀。原因三：操作难度大;因是进口设备，磁力泵内部件价格高，以防设备干摩擦，设置低电流欠载保护，每次启停设备时，必须在设定的时间范围内操作出口阀门以达到设备低流量及欠电流保护值，造成设备开停时波动较大，输送流体不稳定，设备内部冲击加大。

　　5 整改及改进

　　(1)修复密封环间隙;叶轮前后密封环均磨损、泵体密封环磨损，由于密封间隙对轴向力影响较大，从实际测量，密封环间隙比原厂家提供的间隙大50%～60%左右。重新设计配套的新密封环。新叶轮密封环与基体之间的配合选用过盈配合;新壳体密封环与基体之间的配合选用间隙配合，以适应热胀需要。间隙控制数据见表3。

　　按照叶轮进口(前)稍大(叶轮入口需要考虑泵体热变形等因素)、后盖板稍小(靠近轴承座，并对轴向力平衡有利)的原则确定。装配间隙控制叶轮入口密封环运转间隙0.6mm，后盖板密封环间隙0.59～0.6mm。

　　(2)修复泵体内腔与叶轮前盖板间隙;考虑到原叶轮与泵腔前端部间之前出现摩擦，空隙较小，对轴向力平衡有不利影响，考虑到避免叶轮与壳体内腔端部碰擦，并适当扩大叶轮前盖板与壳体间隙，平衡轴向力，减小开机时的轴向冲击力，因此将泵体空腔端部原磨损部位车销校正，转子部件装配完成后，放入泵腔中，检测叶轮盖板与泵体内腔之间的间隙，确保在转子轴向窜动过程中任何位置都不会与壳体相碰，小间隙不小于2mm。壳体端部车下1mm，装配转子组件后检测面团压痕叶轮前盖板与壳体端部间隙为5mm，盘车时无任何异常摩擦。确保以免再次发生碰擦，并有利于轴向力平衡。

　　(3)修复叶轮与轴间隙;叶轮内孔因机泵多次拆装已磨损，与轴端间隙增大，检测数据为Φ40.4mm，失去定位功能。两端使用304氩弧焊丝补焊，焊后重新校正精加工到Φ40mm H7正常配合间隙，轴端部修正与止推盘平行，叶轮按照G2.5级做动平衡满足要求。

　　(4)入口增压防汽蚀;因循环苯泵的设计工况汽蚀余量要求较高，订货时设计泵型为入口带诱导轮的磁力泵，但实体设备未设置诱导轮，泵的耐抽空和汽蚀能力与设计不符。防止工作介质苯在泵入口汽化造成汽蚀因素。对该泵的入口循环苯罐V-105增设氮气增压进行分程控制，压力由设计0.5MPa(G)增加至0.55MPaG。防止机泵低流量工况下导致内部件发生过热损坏设备。

　　(5)投用变频操作;变频柜综保增设25s闭锁设置，从0负荷到额定负荷过程中保护电机，保证机泵稳定运行，采用变频主要有2个功能：一、提高泵的转速达到所需要的实际扬程使用变频器的延迟启动功能。二、使得电机或者泵的转速在一个较长的时间内达到泵的需求转速，实现泵的负载缓慢上升。此作用主要考虑到泵的扭矩和电机的扭矩匹配问题。因电机直接启动，扭矩非常大，使用变频的软启动功能以后，可以实现磁缸的较小扭矩输送较大功率输出的目的。

　　(6)增加抗晃电模块;乙苯变变频柜加装抗晃电模块。以免发生雷雨天气或电网波动造成的晃电，能及时恢复机泵再启动。

　　6 效果评估与检验总结

　　(1)检修后试机;运行30min后进行性能试验，选择点分别为80%、85%、90%、95%、100%负荷完成性能试验，回复正常额定流量后继续运行2h后停泵，拆检检查各内部件有无磨损或损坏，检查未发现任何磨损后进行回装。投入运行后设备运转良好。

　　(2)检修数据总结;设备内部各配合参数收集，作为di一手检修资料保存，为以后检修提供参考依据，保证检修质量(见表4)。

　　7 解决疑难问题

　　关于叶轮前盖板与泵壳端部间隙，国外供应商理念不建议扩大盖间隙，本次检修扩大该部位间隙，一方面确保以免再次发生碰擦，另一方面有利于轴向力平衡。目前根据机泵运行情况，该部位的修复是合理的。

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