潘愛庶

（國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司甲醇分公司，寧夏銀川 750409）

0 引言

國家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司甲醇分公司的6 萬噸/年聚甲醛項(xiàng)目，采用共聚甲醛技術(shù)，利用精甲醇作為原料生產(chǎn)共聚甲醛，共聚甲醛主要由三聚甲醛和其他單體共聚制備。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%～70%的甲醛，在濃硫酸或陽離子交換樹脂催化下得到三聚甲醛并精制為99%三聚甲醛，然后與少量共聚單體二氧戊環(huán)在路易斯酸存在條件下開環(huán)聚合為共聚甲醛，再加入抗氧劑等助劑，造粒成共聚甲醛產(chǎn)品。在聚甲醛生產(chǎn)過程中存在甲醇、甲醛、三聚甲醛、二氧戊環(huán)等多種危險(xiǎn)化學(xué)品，其中三聚甲醛凝固點(diǎn)較高，常溫下為固體，反應(yīng)用高濃度甲醛在低溫下易發(fā)生聚合反應(yīng)，生成多聚甲醛固體。裝置在設(shè)計(jì)之初，大量采用屏蔽泵輸送介質(zhì)，數(shù)量達(dá)154 臺(tái)，其中通用設(shè)備占比49.8%，屏蔽泵的維護(hù)對(duì)聚甲醛裝置穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。

1 屏蔽泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

屏蔽泵是一種集泵和電機(jī)于一體的無泄漏離心泵，其電機(jī)轉(zhuǎn)子和泵葉輪固定在同一根軸上，通過電機(jī)定子提供旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子帶動(dòng)葉輪對(duì)輸送介質(zhì)做功。定子和轉(zhuǎn)子同時(shí)被封閉在充滿介質(zhì)的容器內(nèi)，通過屏蔽套將充滿介質(zhì)的轉(zhuǎn)子腔和定子隔離開，保護(hù)定子繞組和轉(zhuǎn)子免受介質(zhì)的侵入?？紤]到定子、轉(zhuǎn)子屏蔽套的耐腐蝕要求和電機(jī)效率，屏蔽套一般選用耐腐蝕性好、強(qiáng)度高的非導(dǎo)磁材料，目前大多數(shù)屏蔽泵生產(chǎn)廠家屏蔽套選用哈氏合金。

屏蔽泵使用的滑動(dòng)軸承需要介質(zhì)在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)間形成液膜，以達(dá)到潤(rùn)滑軸承和移除電機(jī)熱量的目的，根據(jù)循環(huán)方式不同，屏蔽泵分為正循環(huán)、逆循環(huán)、外循環(huán)三種。聚甲醛裝置屏蔽泵均采用正循環(huán)形式，主要結(jié)構(gòu)包括泵體、葉輪、定子、轉(zhuǎn)子、泵軸、定距套、前端滑動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承組件、推力盤、后端滑動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承組件、輔助葉輪等部件（圖1）。

圖1 屏蔽泵結(jié)構(gòu)示意

2 屏蔽泵在聚甲醛裝置應(yīng)用現(xiàn)狀

由于屏蔽泵良好的密封性和其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，大量應(yīng)用在聚甲醛裝置甲醛制備、除醇濃縮、三聚甲醛和二氧戊環(huán)工段中，用于甲醇、甲醛、三聚甲醛、二氧戊環(huán)等危險(xiǎn)化學(xué)品的輸送。

屏蔽泵輸送介質(zhì)凝點(diǎn)較高時(shí)，易結(jié)晶堵塞屏蔽泵內(nèi)循環(huán)流道，所以聚甲醛裝置屏蔽泵和進(jìn)、出口管線多采用夾套保溫設(shè)計(jì)，夾套內(nèi)通入70 ℃或80 ℃的保溫?zé)崴?/p>

目前聚甲醛裝置中屏蔽泵的維護(hù)難點(diǎn)主要有以下兩個(gè)：

（1）在三聚甲醛反應(yīng)工段中，高濃度甲醛單體對(duì)提升三聚甲醛反應(yīng)轉(zhuǎn)化率有著促進(jìn)作用，但同時(shí)高濃度甲醛又極易發(fā)生自聚，形成甲醛多聚物，堵塞屏蔽泵入口過濾器，造成滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑效果下降，軸承干磨，導(dǎo)致其故障率增大，壽命降低。同時(shí)，頻繁啟停、清理過濾器，也會(huì)導(dǎo)致推力盤、滑動(dòng)軸承加速磨損，給屏蔽泵的日常維護(hù)造成了很大困難。

（2）三聚甲醛裝置系統(tǒng)甲酸含量隨生產(chǎn)周期的延長(zhǎng)而逐步在系統(tǒng)內(nèi)部累積，腐蝕嚴(yán)重，也是聚甲醛生產(chǎn)過程中的行業(yè)難題。該裝置自2010 年原始開車至今，已運(yùn)行12 年，目前裝置系統(tǒng)腐蝕問題集中暴露在C-220（三聚甲醛濃縮塔）、C-280（甲醛加壓回收塔）的部分管線及換熱器，在三聚甲醛反應(yīng)工段、甲醛加壓濃縮工段、甲醛真空濃縮工段的屏蔽泵腐蝕情況也很嚴(yán)重，屏蔽泵內(nèi)部零部件腐蝕松動(dòng)后，極易造成軸向力失衡、配合間隙增大、零部件腐蝕脫落等問題。這些問題都會(huì)導(dǎo)致屏蔽套磨損破裂。屏蔽套制作、安裝、焊接工藝復(fù)雜，需要大量專用工具，只能外委專業(yè)維修公司進(jìn)行維修，維修周期較長(zhǎng)，一般在1 個(gè)月左右。在故障泵外委維修期間，裝置單泵運(yùn)行，抗風(fēng)險(xiǎn)能力大大減弱。

綜上所述，聚甲醛裝置屏蔽泵維護(hù)難點(diǎn)主要有以下兩項(xiàng)：①防止三聚甲醛工段甲醛和三聚甲醛結(jié)晶后堵塞濾網(wǎng)和滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑流道；②防止含甲酸介質(zhì)長(zhǎng)期腐蝕泵內(nèi)零部件，造成屏蔽泵損壞，避免屏蔽泵返廠更換屏蔽套。

3 屏蔽泵的維修

屏蔽泵的維修可以參照SHS 03059—2003《石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程》的相關(guān)要求進(jìn)行。此外，聚甲醛裝置屏蔽泵維修還應(yīng)做好以下兩個(gè)方面的檢查工作。

3.1 機(jī)械檢查

（1）測(cè)量碳化硅軸承的孔徑和軸套的軸徑，并檢查配合面的光潔度。如碳化硅軸承和軸套的配合間隙超過檢修標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定（0.55～11 kW 配合間隙，直徑差為0.4 mm，15～45 kW 配合間隙，直徑差為0.5 mm）或配合面光潔度不良時(shí)，需根據(jù)情況更換新軸承、軸套或推力盤。

（2）測(cè)量葉輪的上、下外止口和與它們相配合的口環(huán)及泵座內(nèi)徑的尺寸，檢查配合間隙是否在檢修標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，超差時(shí)需更換零件或采取堆焊、鑲套的維修方式恢復(fù)間隙。否則將影響泵的性能、流量、揚(yáng)程、軸向平衡力。一旦軸向力失衡，在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)異響和振動(dòng)上漲，短時(shí)間即可造成前端或后端滑動(dòng)軸承、推力盤損壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成定子、轉(zhuǎn)子屏蔽泵套磨損破裂。

（3）檢查屏蔽板密封情況，并更換密封墊片。

（4）測(cè)量轉(zhuǎn)子各部跳動(dòng)測(cè)量安裝葉輪位置軸的跳動(dòng)和安裝軸承處軸的跳動(dòng)量，要求不大于0.08 mm。

（5）檢查定子、轉(zhuǎn)子屏蔽套的表觀情況，尤其要注意焊縫處有無異常情況，必要時(shí)應(yīng)作探傷、檢漏、打壓檢查。

（6）經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行后，轉(zhuǎn)動(dòng)部分的平衡情況可能有變化，造成泵振動(dòng)上升。需將轉(zhuǎn)子連同葉輪等旋轉(zhuǎn)零件組裝在一起做動(dòng)平衡試驗(yàn)（表1）。

表1 屏蔽泵動(dòng)平衡試驗(yàn)要求

（7）檢查滑動(dòng)軸承組件S-SIC 耐磨元件定位銷釘和組件定位螺釘?shù)母g情況，如果腐蝕過于嚴(yán)重，無法達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)緊力，在運(yùn)行過程中容易造成突然脫落，異物進(jìn)入屏蔽泵內(nèi)循環(huán)流道內(nèi)，會(huì)造成屏蔽套破損。

（8）要注意對(duì)前端軸承座、后端軸承配合位置進(jìn)行檢查清理，配合面不得有毛刺、飛邊、氧化皮、銹蝕、灰塵、砂粒、油污和殘留密封膠，否則將影響屏蔽泵組裝后前后軸承的對(duì)中，造成振動(dòng)異常、滑動(dòng)軸承壽命下降。

（9）檢查葉輪輪轂、推力盤、定距套、后端滑動(dòng)軸承墊片、轉(zhuǎn)子軸肩，所有軸向配合面，不能留有拆裝造成的高點(diǎn)或毛刺。

（10）組裝后測(cè)量葉輪裝前后的軸竄量，軸竄量控制在規(guī)定值內(nèi)，如超出規(guī)定值可以通過車削定距套端面和在推力盤后方加裝調(diào)整墊片的方式實(shí)現(xiàn)。竄量調(diào)整要求如表2 所示。

表2 屏蔽泵竄量調(diào)整要求

3.2 電氣檢查

（1）直流電阻檢查要求三相電阻的不平衡度不得超過2%。

（2）絕緣電阻檢查，屏蔽泵電機(jī)繞組的絕緣電阻一般能達(dá)到100 MΩ 以上。如低于5 MΩ 時(shí)需分析原因，檢查絕緣是否受潮，屏蔽套是否有泄漏點(diǎn)。如果定子屏蔽套無問題，則屬于絕緣受潮，需進(jìn)行干燥處理，干燥溫度設(shè)置要考慮電機(jī)繞組絕緣等級(jí)，一般H級(jí)干燥溫度為120 ℃。如果定子屏蔽套有缺陷則需返廠更換屏蔽套，并進(jìn)一步對(duì)繞組進(jìn)行檢查，根據(jù)檢查情況決定是否更換繞組。

（3）屏蔽泵電機(jī)繞組更換和普通電機(jī)相似，但絕緣等級(jí)較普通電機(jī)高，一般為H 級(jí)，最高允許工作溫度180 ℃。材料較普通電機(jī)也不相同，具體規(guī)格見表3。

表3 屏蔽泵電機(jī)繞組更換材料表

（4）更換繞組后的屏蔽泵正式運(yùn)轉(zhuǎn)前，需要確定泵的正確轉(zhuǎn)向，反轉(zhuǎn)泵的壓力要低于正確轉(zhuǎn)向時(shí)泵的壓力，一般情況可以通過點(diǎn)動(dòng)屏蔽泵觀察出口壓力或使用轉(zhuǎn)向儀，確定泵的正反轉(zhuǎn)。

4 屏蔽泵的日常維護(hù)

聚甲醛裝置屏蔽泵輸送介質(zhì)有易腐蝕、易結(jié)晶、易堵塞的特性，在三聚甲醛工段中屏蔽泵故障率較高，經(jīng)常出現(xiàn)輸送介質(zhì)中含有固體顆粒、入口過濾器易發(fā)生堵塞，屏蔽泵啟停頻繁，推力盤、滑動(dòng)軸承使用壽命短，介質(zhì)腐蝕等問題，維護(hù)難度大且部分屏蔽泵維修周期較短。針對(duì)此類問題，聚甲醛裝置屏蔽泵日常維護(hù)應(yīng)注意以下問題。

（1）嚴(yán)禁無液運(yùn)轉(zhuǎn)和1 min 以上的斷流運(yùn)轉(zhuǎn)，以防損壞電機(jī)和軸承。

（2）嚴(yán)禁逆向運(yùn)行1 min 以上，逆向運(yùn)行有可能導(dǎo)致軸承的異常磨損。

（3）嚴(yán)禁在氣蝕狀態(tài)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，泵在氣蝕狀態(tài)下運(yùn)行，將會(huì)導(dǎo)致軸承的早期磨損。

（4）要經(jīng)常檢查TRG 表的指示，出現(xiàn)指示異常需要及時(shí)檢修。

（5）查看壓力指示情況，入口過濾器堵塞情況，必要時(shí)要清理。

（6）檢查運(yùn)轉(zhuǎn)聲音、振動(dòng)、泄漏等異常情況并要處理。

（7）要定期檢查保溫夾套水的暢通情況，確保泵的表面溫度不超過規(guī)定值。

（8）要調(diào)節(jié)出口閥確保其不超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

（9）停用后的屏蔽泵要及時(shí)用90 ℃熱水對(duì)屏蔽泵內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行沖洗置換，沖洗時(shí)間不少于5 min，防止介質(zhì)存放時(shí)間過長(zhǎng)凝結(jié)堵塞葉輪流道。

（10）定期檢查清理屏蔽泵入口過濾器，保證過濾器過濾精度（一般為40～50 目），避免因?yàn)V網(wǎng)腐蝕造成甲醛多聚物進(jìn)入泵內(nèi)，影響屏蔽泵運(yùn)轉(zhuǎn)。

（11）對(duì)存在腐蝕的屏蔽泵備件及時(shí)排查，進(jìn)行材料升級(jí)。

（12）分析屏蔽泵內(nèi)零部件腐蝕速率和裝置運(yùn)行周期，合理開展計(jì)劃?rùn)z修，避免失修造成屏蔽泵返廠大修。

（13）三聚甲醛精餾工段屏蔽泵雖故障率相對(duì)較低，但仍需每年進(jìn)行一次計(jì)劃?rùn)z修，避免多聚合物堵塞軸承潤(rùn)滑流道。

（14）屏蔽泵輸送介質(zhì)黏度偏離設(shè)計(jì)值過大時(shí)會(huì)影響泵的軸向力，三聚甲醛在堿洗后需要對(duì)相關(guān)屏蔽泵及時(shí)進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修。

（15）三聚甲醛反應(yīng)濃縮工段、三聚甲醛精餾提純工段、甲醛加壓濃縮工段的屏蔽泵合理儲(chǔ)備備機(jī)，防止屏蔽泵返廠維修后對(duì)裝置生產(chǎn)造成影響。

5 結(jié)束語

聚甲醛裝置中，高濃度甲醛單體對(duì)提升三聚甲醛反應(yīng)轉(zhuǎn)化率有著積極的作用，但同時(shí)高濃度甲醛又極易發(fā)生自聚，形成潤(rùn)甲醛多聚物，堵塞屏蔽泵入口過濾器，造成滑動(dòng)軸承滑效果下降、軸承干磨損壞率增大，給屏蔽泵的日常維護(hù)造成了很大困難。同時(shí)三聚甲醛裝置系統(tǒng)甲酸含量過高、系統(tǒng)腐蝕嚴(yán)重，也是聚甲醛生產(chǎn)過程中的行業(yè)難題，很多企業(yè)目前沒有很好的辦法降低系統(tǒng)甲酸腐蝕。本文僅從設(shè)備管理角度對(duì)聚甲醛裝置屏蔽泵的維護(hù)提出以上看法，其他行業(yè)屏蔽泵的使用和維護(hù)也可借鑒。在今后的工作中，需不斷對(duì)三聚甲醛反應(yīng)濃縮體系、系統(tǒng)甲酸累積等問題不斷進(jìn)行優(yōu)化和摸索，從而提高屏蔽泵在聚甲醛裝置的運(yùn)行效率、降低維護(hù)成本，為國產(chǎn)聚甲醛裝置的優(yōu)化、提質(zhì)、增效多做貢獻(xiàn)。