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浅谈焦化高压水泵检修要领

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浅谈焦化高压水泵检修要领
摘要：
介绍了炼油延迟焦化装置多级离心式高压水泵在检修过程中遇到的难点和检修要领。

关键词：高压水泵；双平衡鼓；总窜量；膨胀补偿器
某石化分公司炼油延迟焦化装置除焦系统现有两台高压水泵。一台泵号为P206，型号D250-150A×10，沈阳水泵厂出品，1999年投用；另一台泵号为P139，型号250TDCJ200×11，沈阳格瑞德泵业有限公司出品，2007年投用。因P139量能大，现为装置主用泵，P206为紧急备用泵。
在焦化装置除焦系统里高压水泵是其心脏设备，泵P139自投用以来发生两次泵轴断裂故障，分别发生在2010年4月和2012年7月。这两次故障造成泵体损坏严重，同时因泵轴断裂后在巨大的轴向力作用下前窜撞击电机转子使其损坏。因电机需返厂检修，泵损坏程度大，使检修周期增长，这给装置的安稳生产造成了一定被动。故障原因是焦化装置除焦系统间歇式生产特点使得高压水泵频繁开启工作，泵又无软启动功能，易造成泵轴疲劳损伤，从而在轴应力集中处断裂。
由于高压水泵对焦化装置生产的重要性，对泵的检修质量和检修周期提出了更高的要求。尤其是P139，一是因其是常用泵，二是因其为双壳体卧式多级离心泵，较一般多级离心泵检修难度更大。以下结合实际检修工作中出现的难点浅谈一下解决的要领。
1. 泵的结构[1]
该泵为卧式双壳体泵，内壳体为节段式多级离心泵。检修时需抽出内壳体。
a) 装配图
（图一）
b) 泵体和转子：
主要部件如下：泵筒体、泵盖和具有径向剖分的泵芯组成。泵脚焊在泵筒体的下端，整个泵芯组装后再装入到筒体内，泵盖在筒体的吐出端密封高压液体。泵芯包括：吸入端、中段、导叶和转子部件。泵的转子部件是由两个径向轴承部件和推力轴承完成径向支撑和轴向固定，推力轴承部件的扇形推力轴承承受没有完成平衡的残余轴向力。叶轮是按顺序滑装在轴上，所有叶轮都用卡环轴向固定在轴上。叶轮的吸入口都朝向泵的吸入端。泵轴的两端密封是用填料密封。在末级导叶和泵盖之间装配可压缩的缠绕垫，以使泵盖能可靠地把泵芯压在泵筒体内。泵芯和泵筒体之间是依靠缠绕垫密封。泵筒体和泵盖之间是依靠缠绕垫密封。此泵的平衡装置为双平衡鼓结构。平衡装置在靠近末级叶轮的一端是高压区（与吐出口相通），平衡装置的另一端为低压区。
2. 泵芯组装方法
该泵的泵芯即为节段式多级离心泵，在进行组装时最科学的方法是立式组装。首先把吸入段放到一个牢固的支撑架上，这个支撑架的有效高度必须允许在泵轴的下面放置一个千斤顶。再将首级叶轮装配到泵轴上，垂直地吊起泵轴，使它垂直地进入吸入段内，泵轴的驱动端落到千斤顶上（在泵轴的轴头中心孔处和千斤顶间可放置一合适的钢珠，便于在装配过程中转动盘车检查）。可以通过调整千斤顶的高度确定首级叶轮的中心和导叶中心对中情况，再按顺序装配叶轮、导叶、中段等。立式组装方法的优点是在组装过程中可以随时检查叶轮对中、窜量、盘车是否灵活等情况，便于找出原因及时消除；同时有利于消除壳体止口间隙在装配过程中的误差累积。在以往节段式多级泵检修中就曾发生过采用卧式组装方法导致叶轮与壳体咬死造成返工的情况。原因就是壳体止口间隙经冲刷变大，采用卧式组装方法时，由于中段壳体下垂造成误差累积，而动静部件的径向间隙又小，从而导致叶轮与壳体咬死。
3. 转子总窜量的控制
多级泵的转子总窜量是由每一级叶轮在其对应的导叶中的单级窜量和组装后叶轮间距与导叶间距对应度所决定的。在检修中发现部分检修人员对影响多级泵转子总窜量的因素的理解存在误区。他们认为可以通过单纯调整叶轮或导叶间距可获得更大的总窜量。可检修技术规范中恰恰明确规定多级泵的叶轮和级间壳体的间距不得任意调整。为了方便大家理解，通过以下简图演示：

转子
壳体
总窜量

（图二）

转子
壳体
总窜量

（图三）
如图二、图三所示只有当各级转子和其对应的壳体间距一致时，转子的总窜量最大，单一调整壳体或转子的间距都会使总窜量减小。
2006年3月份焦化P206检修中，拆检中发现壳体密封O型圈资料上标注为￠467×4.6，而在上次大检修时用的是￠467×5.7，那时就出现壳体级间漏水，而穿杆螺栓又收不到位，实际上是因为O型圈粗了使壳体间距增大，使总窜变小，当时没人发现此问题。所以在安装前必须检查壳体密封O型圈是否合适，一般使用过的O型圈经压缩变形断面直径不便测量比对，我们可以通过测量O型圈矩形槽的尺寸，参照下表来确定合适断面直径的O型圈[2]。

（表一）
因此在组装多级泵时，一定要对叶轮和壳体的间距进行复核，同时在组装时每组装一级都要测量复核一次窜量，如发现窜量减小，马上查找原因消除，这样就可避免组装好后总窜量变小而不知问题出在哪造成的返工。
4. 平衡装置的安装调整
泵P139的叶轮的吸入口都是朝向泵的吸入中（泵的驱动端），每一级叶轮的后盖板所承受的液体压力都大于前盖板的液体压力，而且这个轴向力非常大，一般几十吨到几百吨，所以该泵的平衡装置比较特殊，采用的是双平衡鼓结构。其实这种结构类似于平衡盘结构，只不过较之平衡盘结构在二级平衡鼓处多了一道径向间隙节流密封，使得作用在二级平衡鼓（相当于平衡盘的作用）上的前后压差增大，从而提高了平衡力，同时又具备平衡盘结构的自平衡能力。
在检修中除了要对平衡鼓的径向间隙进行检测、磨损和擦伤的痕迹进行修整，还要做好平衡鼓的轴向定位安装调整工作。转子的轴向位置定位是靠推力轴承来定位的，平衡鼓在轴上的位置要进行调整，保证当推力盘靠死在主推力瓦上时，双平衡鼓的二级平衡鼓与平衡套的端面间隙在0.1～0.2mm之间，而推力轴承的轴向间隙有0.5mm，这样就保证了平衡鼓既有自平衡调整空间，又使平衡鼓与平衡套不会发生碰磨。
5. 膨胀补偿器的安装
膨胀补偿器是指末级导叶同泵盖间的缠绕垫。膨胀补偿器由缠绕垫和间隔垫组成。膨胀补偿器的安装长度需通过计算来决定。目的是在泵盖与筒体密封的同时保证泵盖与末级导叶达到可靠密封。
2010年4月泵P139首次大修，解体后膨胀补偿器缠绕垫完全破坏，尺寸无从参考，必须重新测量计算。具体方法是测量当泵盖压紧在泵筒体上后（缠绕垫处于压缩状态），末级导叶和泵盖的距离，实测为22.48mm，安装5片4.5mm缠绕垫,4片0.9mm间隔垫，膨胀补偿器总长度26.1mm，缠绕垫总补偿量3.62mm，缠绕垫单片补偿量为0.72mm，符合该缠绕垫特性。如果安装的膨胀补偿器长度不合适，长了会使泵盖压不紧筒体造成介质外部泄漏；短了会使泵盖与内缸（或末级导叶）密封不严造成介质内部泄漏。所以膨胀补偿器长度要精心测量计算，安装调整非常重要，稍有不慎就会造成返工。
6. 结语
由于高压除焦水泵在焦化装置生产中的重要性，对该泵的检修要求高质量、快速达到备用状态。只有了解泵的结构特点，理解检修规程的含义，运用科学的检修方法，细心测量，精心调整，关注细节，把握检修要领才能顺利地完成检修任务，确保装置的平稳生产。
参考文献：
[1]沈阳格瑞德泵业有限公司《250TDCJ200×11型卧式多级除焦水泵安装使用说明书》，2003.
[2]薛敦松.石油化工厂设备检修手册《泵（第五分册）》.中国石化出版社.1998.
作者简介：潘剑峰，男，工程师，国家二级建造师。多年从事石化行业动设备检维修工作，。
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