周?chē)?guó)良 楊忠義 趙子龍

(1.中國(guó)石油吉林石化公司，吉林 吉林 132021；2.中國(guó)石油大慶石化煉油廠(chǎng)，黑龍江 大慶 163711)

屏蔽泵是新型環(huán)保型泵，它取消了傳統(tǒng)離心泵的旋轉(zhuǎn)密封裝置，構(gòu)成靜密封裝置，具有全密封和無(wú)泄漏的優(yōu)點(diǎn)，解決了流體輸送過(guò)程中的跑、冒、滴問(wèn)題[1]。在石油、化工、制造、航天、核工業(yè)、制冷及醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

屏蔽泵電機(jī)定子與電機(jī)轉(zhuǎn)子都裝設(shè)在密封壓力容器腔體內(nèi)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與葉輪共軸，并由電機(jī)前后兩組滑動(dòng)軸承支撐[2,3]。由一個(gè)電線(xiàn)組提供旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。定子組件的內(nèi)表面與轉(zhuǎn)子組件的外表面裝有非磁性金屬薄板制成的定子和轉(zhuǎn)子屏蔽套，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)文獻(xiàn)[3]。屏蔽泵是由輸送的介質(zhì)對(duì)軸承和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行潤(rùn)滑的[4]，輸送的介質(zhì)首先對(duì)前軸承進(jìn)行潤(rùn)滑冷卻，并在排出口分為兩種流體，一部分介質(zhì)進(jìn)入工藝管道，一部分介質(zhì)由排出口進(jìn)入循環(huán)管，對(duì)屏蔽泵的后軸承裝置和電機(jī)腔體進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻[5]。但屏蔽泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行停止后再在短時(shí)間內(nèi)起動(dòng)時(shí)，泵工作腔體內(nèi)介質(zhì)的變化與產(chǎn)生的汽蝕會(huì)對(duì)其造成一定危害[6]。文獻(xiàn)[5，6]在分析屏蔽泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基本原理的基礎(chǔ)上，對(duì)液流異常的危害進(jìn)行分析，采用監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)其軸承磨損情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與監(jiān)控，并提出了合理有效的防范措施與預(yù)防處理對(duì)策[5]。在此，筆者采用轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警器JBQ3和轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)TRG裝置設(shè)計(jì)其監(jiān)控系統(tǒng)，防范停車(chē)短時(shí)間內(nèi)起動(dòng)造成的危害。

1 高溫產(chǎn)生的不同工況

屏蔽泵在運(yùn)行過(guò)程中，軸承與軸套、平衡盤(pán)之間的摩擦和磨損會(huì)產(chǎn)生大量熱能，電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的磁場(chǎng)(磁效應(yīng))也使定子與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較高的溫度。屏蔽泵是由輸送的介質(zhì)對(duì)軸承和電機(jī)部位進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻的[5]。

屏蔽泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行停止后，軸承與軸套、平衡盤(pán)，電機(jī)腔定子與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的高溫使周?chē)慕橘|(zhì)沸騰并產(chǎn)生大量氣泡，氣泡的凝聚(結(jié))形成空穴。電機(jī)腔的高溫也使介質(zhì)汽化(大功率電機(jī)更明顯)，使介質(zhì)中的氣體逐漸逸出，形成大量的小氣泡，氣泡結(jié)合后向泵室中葉輪與出口處匯聚，形成新的空穴。

2 起動(dòng)與汽蝕產(chǎn)生

屏蔽泵在短時(shí)間開(kāi)車(chē)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，吸入的介質(zhì)以極高的速度向泵室內(nèi)的空穴沖擊；同時(shí)，介質(zhì)中的氣體也會(huì)大量逸出，并隨介質(zhì)進(jìn)入葉輪流道的高壓區(qū)，在高壓作用下四周液體便會(huì)重新凝結(jié)并潰滅。介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)相互撞擊形成部分水力沖擊，如圖1所示。由于水力沖擊的局部壓力很高，沖擊速度很快，使氣泡在葉輪或泵體等金屬表面附近潰滅，導(dǎo)致金屬表面產(chǎn)生剝蝕，引起泵流道表面損傷，甚至穿透，這種現(xiàn)象即為汽蝕。介質(zhì)的不斷汽化、凝結(jié)、沖擊和剝蝕現(xiàn)象就形成了泵的汽蝕。發(fā)生汽蝕現(xiàn)象時(shí)泵的性能變化曲線(xiàn)如圖2所示。

圖1 汽蝕現(xiàn)象

圖2 離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)性能和汽蝕變化曲線(xiàn)

3 汽蝕對(duì)屏蔽泵的危害

對(duì)運(yùn)行工況的危害。介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)相互沖擊，產(chǎn)生噪音和振動(dòng)；大量汽泡破壞了泵內(nèi)介質(zhì)流動(dòng)的連續(xù)性，使介質(zhì)流動(dòng)間斷；泵的流量、揚(yáng)程和效率明顯下降，性能曲線(xiàn)上出現(xiàn)斷裂工況，最后導(dǎo)致泵抽空斷流，如圖2虛線(xiàn)所示。

對(duì)泵室內(nèi)零部件的損害。葉輪流道表面會(huì)出現(xiàn)麻點(diǎn)，呈蜂窩海綿狀；汽蝕嚴(yán)重時(shí)可將葉片和蓋板蝕穿；軸承與軸套之間產(chǎn)生摩擦和磨損，造成軸承與軸套之間嚴(yán)重的損壞；軸承與平衡盤(pán)之間產(chǎn)生摩擦和磨損，造成軸承與平衡盤(pán)嚴(yán)重的損壞；軸承磨損產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，損壞葉輪、泵體和口環(huán)。

對(duì)電機(jī)的危害。介質(zhì)斷流，無(wú)法對(duì)屏蔽泵電機(jī)腔內(nèi)進(jìn)行冷卻，使電機(jī)溫度快速升高，造成電機(jī)自鎖停車(chē)；定子屏蔽套與轉(zhuǎn)子屏蔽套金屬表面摩擦和磨損后透漏，介質(zhì)侵入定子和轉(zhuǎn)子鐵芯，造成主線(xiàn)圈受損短路，電機(jī)燒損。

4 屏蔽泵JBQ3監(jiān)測(cè)裝置

4.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警器JBQ3和轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)TRG表(TRG顯示工作狀況)可對(duì)屏蔽泵汽蝕進(jìn)行監(jiān)控。轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警器JBQ3的輸入信號(hào)與屏蔽泵上轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)TRG表的輸入信號(hào)相同，并且其面板上旋鈕的刻度與TRG表上的刻度同步，如圖3所示。當(dāng)TRG表上的指針指示與報(bào)警器預(yù)設(shè)的保護(hù)值相同時(shí)，繼電器輸出報(bào)警信號(hào)。

4.2 監(jiān)測(cè)報(bào)警

屏蔽泵汽蝕監(jiān)測(cè)報(bào)警器JBQ3的電氣線(xiàn)路如圖4所示，轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警器JBQ3的報(bào)警點(diǎn)端子1、2接通電源后，綠燈亮，報(bào)警器投入工作。端子4、5信號(hào)輸入端的TRG信號(hào)達(dá)到或超過(guò)報(bào)警器設(shè)定值時(shí)紅燈亮，報(bào)警釋放,同時(shí)端子6、7、8間的接點(diǎn)狀態(tài)改變。

5 結(jié)束語(yǔ)

屏蔽泵的汽蝕現(xiàn)象可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警器JBQ3和TRG裝置對(duì)其預(yù)防監(jiān)控。另外，若在短時(shí)間起動(dòng)前打開(kāi)屏蔽泵的排氣閥，進(jìn)行充分的排氣處理，也是防止汽蝕產(chǎn)生的重要措施。

a. 轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警器JBQ3

b. TRG表

圖4 監(jiān)測(cè)報(bào)警器JBQ3電氣線(xiàn)路

[1] 周?chē)?guó)良.泵技術(shù)問(wèn)答[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[2] Q/DDP.J.0201-2011,屏蔽電泵[S].大連帝國(guó)屏幕電泵有限公司,2011.

[3] 周?chē)?guó)良,劉興德,陳慶.屏蔽泵在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與故障判斷處理[J].化工自動(dòng)化及儀表,2013,40(3):419～421.

[4] API685-2000,石油、重化學(xué)和天然氣工業(yè)用無(wú)密封式離心泵屏蔽電泵[S].API規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)翻譯出版委員會(huì),2000.

[5] 甘樹(shù)坤，周?chē)?guó)良.屏蔽泵液流異常的危害與預(yù)防處理對(duì)策[J].化工機(jī)械，2015，42(2)：294～296.

[6] 甘樹(shù)坤,周?chē)?guó)良,孟新.屏蔽泵運(yùn)行過(guò)程中斷液或流量不足的危害與預(yù)防監(jiān)控[J].化工自動(dòng)化及儀表,2014,41(3):1209～1210.