低温泵泵常见问题及处理措施

低温泵泵常见问题及处理措施

田奎

杭州布朗低温设备有限公司

 摘要：低温液体泵主要分离心泵和柱塞泵，一般来说，柱塞泵流量较小、压力较高，离心泵流量较大、压力较低。低温泵应用较广，常见的低温输送介质有：液氧、液氮、液氩、液化天然气、液态二氧化碳、乙烯、乙烷、甲烷、丙烷等。从行业上一般用于冶金制氧厂、液化天然气加气站、储配调峰站、罐装充装、化工行业等，应用较广。本文主要介绍离心低温泵的常见问题和处理措施。

一、“震动大”和运行声音问题

离心式液体泵有时会发生震动和运行声音大的问题，测振仪测量超标。导致电机振动的因素很多，如机械问题、电磁方案问题、安装和连接问题等等。机械故障方面：

（1）电机运行过程中，由于长时间磨损，轴承间隙过大。应按照周期加注 更换润滑脂，必要时更换新轴承。

（2）转子出现不平衡；这种问题很少，在电机出厂时动平衡问题已解决，但是，如果出现转子动平衡过程固定的平衡片出现松动或脱落等问题，就会出现明显的振动，严重时会导致扫膛及绕组受损。

（3）转轴出现挠曲跳动，这个问题对于短铁芯、大直径、特长轴、高转速的转子情况较多。这也是设计过程应尽力避免的问题，对于轴材料的选择也需谨慎。

（4）定转子气隙不匀。当电机定转子气隙不均匀度超标时，因单边磁拉力的作用，电机出现严重低频电磁声的同时，电动机会出现振动。

（5）摩擦作用引起的振动。当电动机启动或停机时，转动部分和静止部分之间发生磨擦，也会引起电动机振动。特别是电机防护不当，有异物进入电机内腔时，情况会比较严重。

电磁故障方面：

（6）电源三相电阻不平衡。一般三相电阻不平衡不得超过5%~10%，否则会导致输出转矩不平衡，形成局部环流，会出现点击转动异响抖动发热严重等问题。

（7）三相电机缺相运行。如电源线路、控制设备、电动机接线盒内端头接线因紧固不牢而烧断等问题，都会导致电机输入电压不平衡，而引起不同程度的振动问题。

连接、传动和安装问题：

（8）当电机安装基础强度低、安装基础面倾斜、不平，固定不稳或地脚螺丝松动时，都会导致电机振动，甚至导致电机底脚断裂。

（9）电机与设备的传动采用皮带轮或联轴器传动。当皮带轮偏心、联轴器装配不正或有松动时都会导致电机发生不同程度的振动。

（10）消除管道应力的影响，由于低温泵在冷态下运行会收缩，因此，一定要确保无应力安装，管口自然对正，间隙合适。并且在管口处进行支撑加固，比较好的方式是采用门字框或井字架固定，并加斜撑固定在刚性底板或工字钢上，确保低温泵不随温度降低管道收缩而移动，在低温泵进出口采用波纹管软连接来补偿固定点到低温泵之间的低温收缩和应力。

导致电机振动大往往会影响低温泵的运行和使用寿命，需要提高重视程度。其影响因素很多，需要根据实际情况仔细甄别并一一排除和解决。

二、“气蚀”和“气堵”

　　离心式液体泵有时会发生排不出液体，出口压力升不上去或发生很大的波动，泵内有液体冲击声，甚至泵体也发生振动，使液体泵无法继续工作。这种现象称为液体泵的“气堵”，气堵是由于泵内液体大量汽化而堵塞流道造成的。

　　“气蚀”不同于“气堵”，“气蚀”是一种对泵的损害过程。离心泵在运转时，叶轮内部的压力是不同的，进口处压力较低，出口处压力较高。而液体的气化温度是与压力有关系的；压力越低(或越高)，所对应的气化温度也越低(或越高)。如果液体进到泵里的温度高于进口压力所对应的气化温度，则部分液体会产生气化，形成气泡。而当气泡被液体带到压力较高的区域时，由于对应的气化温度相应提高，蒸气又会重新冷凝成液体，气泡迅速破裂。这时，由于气、液的密度相差几百倍，所以在气泡凝结、体积突然缩小的瞬间，周围的液体便以很高的速度冲向气泡原来所占的空间，在液体内部发生猛烈的冲击。这种现象如果发生在叶片的表面，则金属材料因反复受到很高的冲击应力而被侵蚀，所以叫做气蚀。气蚀过程发生时，出口压力激烈波动，流动的连续性遭到破坏，泵的流量急剧下降。当然，气蚀发生严重时，常常伴随有气堵现象。不过，不同于单纯的气堵现象之处在于：气蚀要对泵造成严重损坏。

如何避免离心式液体泵的气蚀现象？液体泵产生气蚀的外部原因尽管很多，例如除与泵本身的结构有关外，还与安装、操作、保温密切相关，但是根据产生气蚀的根本原因是由于部分液体在泵内气化，所以防止液体气化是避免液体泵气蚀的根本措施。为了防止液体气化，一方面可以提高液体的压力，以提高它的气化温度；另一方面应减少外部能量的传入，以免液体温度提高。

为了尽量减少Hq或Hf的损失，在液体泵配管上特别要注意以下几点：

　　(1)进口管应尽可能地保持最短距离，并保证一定的坡度，使气化的气体顺利沿管道及时溢出，应避免管路中出现“U”型和“凸”型弯管，导致气体无法排出。。

　　(2)进口管、出口管必须有合适的管径，应保持介质的流速在国标规定的范围内，并尽可能地减少流动阻力。

　　(3)除必要的数量外，在管路中应尽量减少接头、弯管和阀门的数目。

　　(4)进口管必须尽可能地绝热，有条件可采用真空管。

　　(5)在阀门、管件、管道的固定处，即在液体可能沸腾的地方固定撑脚，应采用绝热板隔离，以防冷损。

　　(6)在两个阀门之间的液体管路上必须装上安全阀，以免管路阀关闭时残留液体引起超压。

　　(7)在泵的进口管上需增设一段波纹管(波纹管的有效圈数5～10圈)或软管及过滤器，以保持管路系统的挠性和液体内的杂质不进入泵体内。

　　另外还要注意以下几点：

（1）降低泵的安装高度，以提高泵的进口压力。提高液体过冷度，这样就不容易发生气化了。

（2）加强液体管路的保冷，以防液体因吸收热量造成温度升高而气化；

（3）不要让液体泵在空转状态运转时间过长。因为当液体泵的出口阀关闭时，有效功率为零。电机消耗的功率只用于搅拌泵内的液体，将使液体的温度升高，以致造成气化。一般规定，在启动前将出口阀打开1／3为宜；

（4）低温泵要预冷彻底。因为如果预冷不彻底，低温液体在流道中会部分气化，造成气夹液现象，液体流量下降，而功率消耗减少不多。一部分功耗便以热能的形式传给液体，使液氧温度升高。因此，预冷吸附器时应直至能放出液体为止。旁通阀的关闭过程也不要操之过急；

（5）如果一旦发生气蚀现象，应立即进行排气，直至停泵处理，以确保液体泵的安全。

三、离心式液体泵的启动操作

(l)首先要用常温干燥气体加温好泵体，将残存的水分及杂质吹除干净；(2)对泵进行盘车，检查转动是否灵活，以此分析、判断管段冷缩后是否对泵体存在作用力。；(3)短暂供电，使电机转动，检查电机的旋转方向是否正确。转向相反时将造成泵的流量和扬程减小；(4)通入密封气并调好密封气压力，进行充分预冷。在预冷过程中，还要经常用手盘车，检查轴转动是否灵活，不允许有卡死或时轻时重的现象。如果轴卡死而不能转动，切不可硬扳或强行启动；(5)在预冷时，一定要渐开液体泵进口阀，并打开液体放空阀，直至液体排出后为止。要使泵体缓慢冷却到液体温度，以防液体大量气化，发生“气堵”现象和“气蚀”过程。（6）一旦发现预冷过程中泵无法盘车,就必须重新加温后再预冷。建议低温液体泵在常温状态下预冷时,先利用系统内的低温气体预冷,然后缓慢利用入口低温液体进行预冷,严格控制预冷速度,这样才能有效消除泵进、出口管道在低温状态下收缩后引起的应力作用。

四、认真监控电机轴承温度

必须引起注意的是:不同的低温液体泵其注油嘴形式差异很大,如果利用油枪对其注油,必须在第一次试车时确认润滑脂是否有效进入润滑腔室内,然后进行加油作业。一旦润滑脂不能有效进入润滑部位将给设备的安全运行带来隐患。
电机负荷端轴承温度在DCS控制系统中设置了联锁保护和实时监控点,一旦该点温度出现上升趋势,必须确认润滑脂添加是否出现异常及低温液体泵运行的负荷。

另外,环境温度的变化对该点温度的影响也较大(一般可以达到10℃以上的变化),因环境温度的变化引起该点温度出现上升趋势时也不必过分担心,但必须确认运行负荷处于正常范围内及加油脂作业处于正常状态。

五、离心式液体泵的密封气

　　离心式液体泵采用密封气的目的是为了防止液体的外漏，但不允许出现带气现象。因此，调节密封气压力的原则是让泵在极少量的液体外漏、汽化的情况下进行运转。当密封前压力过低时，就会出现液体泄漏；当密封气压力过大时，将有气体通过迷宫密封漏到泵内，造成叶轮内带气甚至只空转，因此打不上液体或压力降下来。不同品牌低温泵的密封气压力减去叶轮背压差各不相同，以符合说明书要求较好。

　　密封气介质的选用也很讲究，一般用氮气或仪表空气，对于没有精氩塔的的无氢制氩流程，为防止密封气的渗入对泵内工艺介质的影响，循环氩泵的密封气选用氩气或采用泵出口液体气化的自密封方式。对于氧泵，在电机侧通入氮气密封，以起到防爆的作用。