水环真空泵阻水板断裂分析及改造.pdf

石油和化工设备
2017年第20卷
维修改造
水环真空泵阻水板断裂分析及改造
李腾,张田,罗显军,盂凡龙
(中国油四川仁化有限责任公可,四川彭州611930)
摘要]四川石化有限责任公司芳烃联合装置投产七个月后,PSA装置配套的四台水环真空泵逐渐出现性能下降、机体振
动上升、运行音加大等问题。通过振动语分析、解体检查等技术手段,查找出故障原因,并联系厂家针对存在的设计
缺陷进行了改造,使四台水环真空泵的故障得到消除,确保了PSA装置的稳定和长周期运行
关键词]水环真空泵;性能下降:振动;阻水板断裂;改造
1设备简介
真空泵正常运行时吸附塔再生压力只能达到-68
四川石化有限责任公司芳烃联合装置配套kPa,且此时轴向振动可达到13mmvs,严重超出厂
900m:/hPSA氢气提纯装置,用于提纯重整家技术标准(不大于4.5mm/s),同时机体内出现
氢,在满负荷条件ド每小时可产9万标立方米纯度类似“隆隆隆”的噪音。
为99%的氢气,以满足公司多套加氢装置的用氢2故障原因分析
需求。由佛山水泵厂配套生产的四台水环真空泵是
PSA配套水环真空泵工艺流程如图1所示:
该PSA装置的主要转动设各,型号为CBF-530,真
工作液采用工厂自产除盐水,正常工作时工作液
空泵轴功率为330kW。装置正常生产时三台真空泵循环使用。为了确保工作液的循环量,设计人
同时运行,可在20砂内将PSA吸附塔内压力由18kPa员加装了一台循环泵,使工作液可以强制循环
抽至-8kPa,装置于2014午2月份正式投入使用。
并通过循环冷却水冷却至40℃以下,工作液液
装置运行七个月后发现四台水环真空泉出力位通过DCS操作站控制,正常工作肘液位控制在
都开始出现性能不足的现象,根据工艺条件,吸50±5%,各个操作参数严格按照厂家操作说明进
附塔再生ボ力需达到-80kPa。现场实际测试发现行控制
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图1水环真空泵工艺流程图
作者简介:李腾(1982-),男,江迪州人,大学本科,⊥程师。目前在四川石化有限责任公司从半设餡管咀⊥作。
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第10期
李腾等水环真空泵阻水板断裂分析及改造
现场安排专业检测人员
使用离线监测设各采集机体振
动数据,采集的图谱如图2所
示。根据图谱分析,机体振动 CH M G 00 L 0
主要以一倍频为主,波形存在
明显的削波现象,说明机体动ず
静部分存有剐蹭现象,且转子
动平衡可能出现破坏。为防止
貞空泵出现更大损坏,现场立
图2现场采集的振动频谱图
即安排拆检。
现坜解体检查情况
现,该真空泵阻水板(厚度4mm,材质:1Crl
已断裂,如图3所示,断裂的阻水板碎块进入机体
2014年11月,对其中一台性能已严重下滑、
内,导致转子与分配板内壁出现严重別蹭,使叶
振动达到16mm/s的真空泵进行解体检查。检查发
轮出现开裂。
图3所裂的阻水板
图4断裂□形貌
从阻水板的断裂面看(见图4),断裂面整不同程度开裂。据此,基本可以排除阻水板在加
齐光亮,没有明显变形,而且出现有断裂的碎块工或制造过程中存在缺陷的可能。厂家技术人
(已进入机体被叶轮研碎),比较符合脆性断裂和技术负责人到现场后进行了详细检査,并调取
的特征。考虑到阻水板材质为1Cr13,属马氏体不该泵近半年运行的工艺和设备参数,未能查山阻
锈钢,具有较高的硬度和强度,也有较好的韧性水板断裂的确切原因。在征得厂家销售人员同意
。只有当阻水板承受很大沖击或超高载荷时才可后,我们对该厂家同型号真空泵的另外两家使用
能岀现类似的脆性断裂,但也不排除加工或制造单位进行电话考察和交流,获知该型号泵使用多
过程中出现应力集中或缺陷导致微观裂缝而出现年未出现过阻水板断裂的故障。
的低周疲劳断裂。
4故障查找及分析
2014年12月,装置进行大检修,对剩余三
通过与另外两家使用单位的使用工況进行的
台真空泵全部解体检查,发现三台真空泵的阻水
对比,发现一个明显区别:这两个使用单位的真
板全部断裂,断裂口形貌基本一致,叶轮都出现空泵无工作液强制循坏泵,工作液完全靠真空泵
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9-■维修改造
2017年第20卷
出入口压差白循环,循环流量和循环压力远小于
强制循坏,两者工况如表1所示。由于工作液进入
真空泵体后直接冲击在阻水板正面,然后经阻水
板进行二次减压、分配和阻流,所以工作液的循
环量和循环压力直接決定了阻水板所承受的冲击
力。从表1所示工况可以算出,在强制循环工況
下阻水板所承受的冲击力是白循环工况的10倍以
表1工作液自循环与强制循环工况下的运行参数
项目自循环工?制环工
工作衛环量
3-5
(m3/h)
15
图5原设计阻水板
作进入机体
时的压力
002
025
综合以上分析,我们初步判断该阻水板完全
按照无强制循坏泵时的循坏量进行的水力学和强
度设计,未考虑到加装强制循环泵后工作液的循
坏量和压力远大于白循坏,使阻水板承受的沖击
力远超过设计值,导致阻水板出现脆性断裂。通
过咨询厂家技术人员,以上判断得到证实:原设
计并未考虑加装强制循坏泵,工作液完全出入
口压差进行白循环,设备制造完毕后厂家技术人
员又应设计院的要求加装了循环泵,但未考虑工
图6重新设计的阻水板
作液循环状态的改变对机体的影响
2015年1月,返厂改造和修复后的真空泵一
故障原因査清后,厂家技术人员対阻水板水次单试合格,各项性能全部达到设计要求,目前
力学模型重新进行了模拟和强度计算,在保证安四台真空泵全部修复完毕并都已连续、稳定运行
装尺寸的前提ド,加厚了阻水板(由4m増至两年以上,各项性能参数完全能满足工艺生产需
5.5m),并根据水力学模型重新设计了阻水板求
外形尺寸(如图5、图6所示),同时将阻水板材
质改为304奥氏体不锈钢,提高了阻水板的抗冲击◆参考文献
性能(1Cr13冲击功Akv(J)在淬火回火状态ド约
[]吴承建.金属材料学M北京:治金工业出版社,2009.
78J:304冲击功一般超过120J,冲击功越大,材料
1」张涌.化工机器LM.北京:化学工业出版社,2005
初性越好)。
收稿日期:2017-03-29:修回日期:2017-08-18
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