閆俊杰 吳慧軍

中國(guó)石化催化劑有限公司長(zhǎng)嶺分公司 湖南岳陽(yáng) 414000

1 故障情況

WFB立式自吸泵屬于離心式自吸泵,具有一次引流、終身自吸的優(yōu)點(diǎn),無(wú)密封,故障率低,維護(hù)簡(jiǎn)單。WFB立式自吸泵廣泛應(yīng)用于石油化工、電子電力、冶金、食品、醫(yī)藥、環(huán)保、市政、凈水、國(guó)防軍工、紡織印染等行業(yè)。

某催化劑生產(chǎn)裝置兩臺(tái)WFB立式自吸泵一開(kāi)一備,試車期間存在吸不上水量,運(yùn)行時(shí)跳閘,過(guò)電流等故障。

筆者對(duì)WFB立式自吸泵工作中存在的以上問(wèn)題進(jìn)行分析,提出解決措施,同時(shí)對(duì)WFB立式自吸泵的選型與安裝提出建議。

2 自吸泵結(jié)構(gòu)

WFB立式自吸泵主要由電機(jī)、泵體、葉輪、副葉輪、泵軸、電磁閥等部分組成,泵體內(nèi)部由吸入室、儲(chǔ)液室、氣液分離室等組成。WFB立式自吸泵結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 WFB立式自吸泵結(jié)構(gòu)

3 自吸泵工作原理

WFB立式自吸泵首次啟動(dòng)需灌泵,啟動(dòng)后葉輪將吸入室所存留的液體及吸入管路中的空氣一起吸入。液體及氣體混合介質(zhì)在葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下,經(jīng)導(dǎo)葉拋入氣液分離室。由于流速突然降低,氣體與液體的密度不同,較輕的氣體從混合液中分離出并被排出泵外。脫氣的液體重新進(jìn)入工作腔,與葉輪內(nèi)部吸入管路中的空氣再次混合。在葉輪旋轉(zhuǎn)作用下,很快使泵體入口形成一定的真空度,從而達(dá)到自吸的目的。由于WFB立式自吸泵具有獨(dú)特的排氣功能,因此能輸送含有氣體的液體,并且不需要安裝底閥。當(dāng)WFB立式自吸泵運(yùn)行時(shí),電磁閥關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)密封。停泵后,電磁閥打開(kāi),破壞吸入管路真空,防止泵腔內(nèi)的液體因缸吸作用而從吸入管路流出,使泵腔內(nèi)始終保存足夠的液體來(lái)繼續(xù)完成自吸過(guò)程,從而實(shí)現(xiàn)一次引流,終身自吸的功能。

4 裝置基本情況

某催化劑生產(chǎn)裝置有兩臺(tái)WFB立式自吸泵,用于輸送洗滌塔噴淋水,型號(hào)為150WFB-BD1,流量為120～240 m3/h,揚(yáng)程為50～80 m,電機(jī)功率為55 kW,轉(zhuǎn)速為2 900 r/min,額定電流為98.5 A,進(jìn)出口管徑為DN80 mm。

WFB立式自吸泵為整體立式結(jié)構(gòu),采用軸垂直方向安裝,軸封不易泄漏。密封采用副葉輪密封,運(yùn)行過(guò)程中密封裝置不磨擦,無(wú)磨損,使用壽命長(zhǎng),設(shè)備故障率低,維護(hù)簡(jiǎn)單。WFB立式自吸泵同時(shí)還有占地小、噪聲低、振動(dòng)小、拆卸簡(jiǎn)便、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)。但由于WFB立式自吸泵密封處與大氣相連,啟動(dòng)時(shí)存在液體泄漏的情況,因此不適合輸送有毒有害介質(zhì)。

兩臺(tái)WFB立式自吸泵一開(kāi)一備,進(jìn)出口管線均變徑為DN150 mm?，F(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)WFB立式自吸泵入口共用一根吸入管線,管徑為DN150 mm。每臺(tái)WFB立式自吸泵入口處安裝一個(gè)DN150 mm閘閥。出口共用一根排液管線,管徑為DN150 mm。每臺(tái)WFB立式自吸泵出口處各安裝一個(gè)DN150 mm止回閥和DN150 mm閘閥。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝情況如圖2所示。

圖2 設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)安裝情況

5 吸不上水量原因分析

兩臺(tái)WFB立式自吸泵試車啟動(dòng)10 min后仍吸不上水量,與廠家聯(lián)系,認(rèn)為現(xiàn)場(chǎng)可能存在漏氣點(diǎn),導(dǎo)致WFB立式自吸泵無(wú)法吸上水量。經(jīng)重新更換法蘭墊片,仍吸不上水量,試車工作無(wú)法進(jìn)行。

筆者通過(guò)查閱相關(guān)資料,認(rèn)為造成WFB立式自吸泵吸不上水量的原因主要有三方面。

(1) 入口管線由DN80 mm變徑為DN150 mm,自吸過(guò)程中需排除的空氣量大,自吸難度增大。通過(guò)查閱WFB立式自吸泵的使用說(shuō)明書(shū),其中要求WFB立式自吸泵入口嚴(yán)禁變徑。

(2) 兩臺(tái)WFB立式自吸泵共用一根吸入管線,吸入管線長(zhǎng)度增加,彎頭增多,進(jìn)一步加大了入口阻力,導(dǎo)致WFB立式自吸泵自吸難度加大。

(3) 每臺(tái)WFB立式自吸泵入口有一個(gè)DN150 mm閘閥,管線密封點(diǎn)增加,漏氣概率增加。當(dāng)WFB立式自吸泵長(zhǎng)期使用后,閥芯開(kāi)始腐蝕磨損,備用WFB立式自吸泵的電磁閥始終打開(kāi),使管線始終處于進(jìn)氣狀態(tài),WFB立式自吸泵啟動(dòng)時(shí)無(wú)法達(dá)到自吸效果。通過(guò)查閱WFB立式自吸泵的使用說(shuō)明書(shū),其中建議WFB立式自吸泵入口盡量不安裝入口閥。

根據(jù)原因分析,對(duì)兩臺(tái)WFB立式自吸泵入口管線進(jìn)行了重新配管,具體方法為每臺(tái)WFB立式自吸泵單獨(dú)使用一根DN80 mm入口管線,取消入口閘閥。重新配管后,取消了變徑、彎頭,減小了入口阻力,同時(shí)減少了密封點(diǎn)。

改造后兩臺(tái)WFB立式自吸泵試車均2 min內(nèi)就可以吸上水量,為后續(xù)試車工作提供了保障。

6 跳閘原因分析

解決了WFB立式自吸泵吸不上水量問(wèn)題后,重新對(duì)兩臺(tái)WFB立式自吸泵進(jìn)行試車,試車時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)法滿足流量要求。WFB立式自吸泵正常運(yùn)行時(shí),流量要求為150 m3/h。實(shí)際試運(yùn)行時(shí),當(dāng)流量達(dá)到100 m3/h,WFB立式自吸泵出口壓力為0.7 MPa,電機(jī)電流為96 A,基本達(dá)到了電機(jī)額定電流上限。進(jìn)一步開(kāi)大入口閥,當(dāng)流量達(dá)到150 m3/h時(shí),電機(jī)電流為162 A,遠(yuǎn)超電機(jī)額定電流,WFB立式自吸泵運(yùn)行不到1 min跳閘,無(wú)法滿足正常生產(chǎn)需要。

通過(guò)查閱設(shè)計(jì)資料,根據(jù)設(shè)計(jì)要求,WFB立式自吸泵設(shè)計(jì)功率為69.7 kW,實(shí)際運(yùn)行功率為75 kW。設(shè)備廠家未按設(shè)計(jì)要求提供相應(yīng)規(guī)格的自吸泵,是導(dǎo)致設(shè)備跳閘和過(guò)電流的主要原因。

根據(jù)設(shè)計(jì)資料,解決WFB立式自吸泵過(guò)載問(wèn)題,最優(yōu)措施是增大電機(jī)功率。但增大電機(jī)功率需要電機(jī)重新制作并安裝,制作周期為150 d,同時(shí)設(shè)備基礎(chǔ)、進(jìn)出口管線、電纜等都要重新布置,工作難度大、周期長(zhǎng)。鑒于該催化劑生產(chǎn)裝置馬上要投料試生產(chǎn),根據(jù)測(cè)算,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要自吸泵揚(yáng)程為45 m,低于設(shè)計(jì)的自吸泵揚(yáng)程。通過(guò)計(jì)算,車削WFB立式自吸泵葉輪直徑以降低揚(yáng)程,從而降低水泵運(yùn)行功率,由此滿足生產(chǎn)需要。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,先后對(duì)兩臺(tái)WFB立式自吸泵的葉輪各車削10 mm,車削后重新做葉輪靜平衡。

改造后,兩臺(tái)WFB立式自吸泵流量為150 m3/h時(shí),壓力為0.4 MPa,電機(jī)電流為80 A,水泵揚(yáng)程降低,設(shè)備能夠滿足生產(chǎn)需要。

7 安裝及試車

根據(jù)工程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)安裝及試車情況,提出以下安裝及試車建議:

(1) 選型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)仔細(xì)核對(duì)自吸泵的有限氣蝕余量,以確定自吸泵的最大吸水高度,同時(shí)應(yīng)核定自吸泵的功率能否滿足生產(chǎn)需要;

(2) 自吸泵入口管路應(yīng)避免安裝底閥,底閥的局部阻力因數(shù)為10,會(huì)造成入口阻力增大,不利于水泵吸入液體,同時(shí)增加了漏氣點(diǎn);

(3) 自吸泵入口管線不應(yīng)變徑;

(4) 一開(kāi)一備自吸泵入口管線應(yīng)單獨(dú)設(shè)置,不能并聯(lián),并聯(lián)會(huì)增加彎頭數(shù)量、密封點(diǎn)、漏氣點(diǎn),造成入口阻力增大,不利于水泵吸入液體;

(5) 入口管路彎頭應(yīng)盡可能少,盡量控制在一兩個(gè),彎頭越多,入口阻力損失越大,有效氣蝕余量降低,導(dǎo)致入口管路汽化;

(6) 工程設(shè)計(jì)時(shí),往往會(huì)將自吸泵按普通離心泵設(shè)計(jì),在入口處設(shè)計(jì)底閥、并聯(lián)使用、變徑等,這是錯(cuò)誤的做法,應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)避免;

(7) 首次試車應(yīng)充分灌泵;

(8) 冬季停泵后,必須將自吸泵腔體內(nèi)積液排干凈,避免凍壞設(shè)備。

8 結(jié)束語(yǔ)

筆者通過(guò)對(duì)某催化劑生產(chǎn)裝置兩臺(tái)WFB立式自吸泵試車時(shí)存在吸不上水量,運(yùn)行時(shí)過(guò)電流跳閘故障的原因進(jìn)行了分析,提出了改進(jìn)建議。改進(jìn)后,設(shè)備滿足生產(chǎn)要求,為催化劑生產(chǎn)裝置正常試生產(chǎn)提供了保障。同時(shí),論述了自吸泵在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)與普通離心泵的區(qū)別,在確保自吸泵選型設(shè)計(jì)正確的同時(shí),對(duì)管道設(shè)計(jì)及安裝提出建議,為今后自吸泵的設(shè)計(jì)安裝提供了借鑒與參考。