沈龙海
中国石化上海高桥石油化工有限公司 上海 200129
摘要：本文主要对某石化公司除盐水装置的一起自吸泵故障进行了案例分析，首先排查了故障发生的经过和机泵部件的损坏情况，推断出故障的原因为真空度不足导致机泵不抽吸而空转，并从多方面讨论分析了引起真空度不足的可能原因，进而提出了解决措施与管理建议。
关键词：自吸泵；故障；解决措施
1 前言
某石化公司除盐水装置的再生废水排放至中和水池，继而通过自吸泵输送至污水处理厂进行处理。中和水池为半地上式混凝土结构，尺寸12×10×4m。自吸泵安装于中和水池的顶部，基础为混凝土加钢架。2020年12月25日2：33左右，该自吸泵因不抽吸空转，导致机泵多个部件损坏。
2 自吸泵运行原理
自吸泵是指第一次投运前需将泵体内灌满液体，而进口管线内无需充满液体，机泵运转一定时间后可将进口管线内的气体排光，从而进入正常工作状态的机泵[1]。它利用了气液混合原理和泵的特殊结构来抽吸进口管线内的气体，使进口管线内形成真空状态[2]，外界液体在大气压的作用下通过进口管线进入泵体后被输送出去。
3 机泵概况与故障经过
该自吸泵为TLZB型自吸泵，额定流量100t/h，扬程60m，转速2900r/min，轴功率37KW，通过电机驱动。由于输送的介质为中性（或略碱性）废水，氯离子含量较高，所以泵体、叶轮、机械密封等与介质直接接触的部件均采用316L不锈钢材质，其他部件采用常规材质。该泵平常间歇式运行，流量约80t/h，压力0.4MPa左右，振速约2.5mm/s，单次运行时间约4h。机泵设置了低液位紧急停泵联锁，当中和水池液位低于0.5m时会紧急停泵。
2020年12月24日23:56左右，中和水池液位3.34m，岗位人员正常投运自吸泵进行抽水，机泵振动约2.5mm/s，温度约12℃。根据规定，岗位人员在现场停留约10min观察压力及液位下降情况均正常后离开。2：33左右，岗位人员巡检至自吸泵附近听见异声，立即汇报班长，并停运机泵。
4 机泵损坏情况
经过现场检查发现：机泵周边流淌较多润滑油，轴承箱外部有明显的润滑油痕迹；机泵和电机的联轴器断开，两片联轴器不再平行而是呈一定的夹角，联轴器膜片扭曲变形、联轴器螺栓折断，联轴器本体未损坏；泵盖与中间体的三个连接点均断开，中间体近泵盖端呈塌落状，如图1所示；前后轴承压盖螺丝折断，轴承压盖脱落，如图2所示；电机地脚断裂2处（对角），位置发生了变动，电机能够正常盘车，且较松动。对机泵进一步解体后发现：轴承散体，轴可上下自由晃动；轴承压盖与轴承上均有一道较深的摩擦痕迹，叶轮口环也有一道较浅的摩擦痕迹，如图3所示，泵体、轴承箱、机械密封、叶轮、叶轮并帽螺丝均完好未受损。通过现场损坏迹象和机泵解体分析，判断机泵故障前发生过剧烈振动。
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4 故障原因分析
通过DCS系统查询中和水池的液位趋势图发现，2020年12月24日23:56至12月25日02:10液位呈斜直线下降，由3.34m下降至1.73m，与机泵正常抽吸时液位下降的趋势吻合；12月25日02:10至02:40液位呈平直线不再下降，此时液位1.73m，自吸泵在此时间段内发生故障并停运；12月25日02:40至04:54液位呈抛物线下降，由1.73m下降至0.57m，人工开出了自流排放阀，液位靠重力自流下降。由此可判断造成自吸泵故障的直接原因为机泵空转20min左右，导致机泵振动，产生较大扭力，最终引发多个部件断裂或损坏。
机泵发生故障时，中和水池仍有1.73m的液位，并未抽空，所以机泵不抽吸空转的主要原因为真空度不足。所以从以下几个方面进行了原因分析与排查：
（1）机泵进口管线和泵体内是否存在异物堵塞。对机泵进口管线进行检查，未发现任何异物堵塞；机泵解体时，泵体和叶轮上也未发现任何异物。且中和水池内的介质为再生废水，正常工艺情况下也不会产生堵塞进口管线的异物。
（2）储液罐是否故障导致真空度不足。对储液罐外观进行检查，未发现明显沙眼，焊缝完好；对储液罐内部管线进行检查，未发现损坏迹象；分别进行注水试验，也未见漏水痕迹。
（3）机泵进口管线底部的止回阀是否故障。止回阀的损坏也会导致自吸泵无法正常运行[3]。对止回阀外观进行检查，未发现任何异物堵塞；对止回阀空试，球体可上下自由活动并不卡顿；分别进行正反向注水试验，正向通水流畅，反向不通水，所以止回阀并无故障。但不排除止回阀在原先运行过程中发生故障（比如球体落下）后又自行恢复的可能。
（4）机泵进口管线是否存在沙眼或裂纹导致真空度不足。进口管线的气密性会影响到自吸泵的运行状态[2]。考虑中和水池内的介质存在酸性（或碱性）腐蚀，所以进口管线材质选用的是UPVC。对机泵进口管线外观进行检查，未发现明显沙眼或裂纹；但通过注水试验，发现管线与弯头的接缝处漏水，可能是导致真空度不足的主要原因。
5 解决措施与建议
（1）进口管线材质改进
原进口管线为UPVC材质，靠胶水黏接，牢固性和气密性无法保证，且长期浸泡在酸性（或碱性）液体内，胶水容易失效，进而影响气密性。现改为PPR热熔管，确保了进口管线的牢固性和气密性，使用效果较好。
（2）增设无流量紧急停泵联锁
原先只设置了低液位紧急停泵联锁，可避免因抽空而导致机泵空转，但是如果出现其他导致机泵空转的情况，则无法起到紧急停泵的作用。倘若在机泵出口管线上加装流量计，并设置无流量紧急停泵联锁，无论机泵出现何种情况导致空转，均可立即自动停泵，避免机泵因空转而导致损坏。
（3）增设机泵在线状态监测
依靠人工巡检，对机泵进行测温测振，无法实时监控机泵的运行状态。可考虑对机泵增设在线状态监测，并引入DCS系统，做到机泵运行数据的实时记录及报警；同时上传到公司机泵状态在线监测系统，做到机泵运行状态的实时监测与分析。
6 总结
相对于常规离心泵，自吸泵容易因真空度不足导致机泵不抽吸而空转，且该自吸泵属于间歇式运行，轴、轴承、机械密封等部件相对于连续运行的机泵更易损坏，所以需要加强运行管理，并完善监控手段。
参考文献
[1]王文彬.我国自吸泵分析[J].排灌机械,1991(1):15-18.
[2]吕智君,兰才有,王福军.自吸泵研究现状及发展趋势[J].排灌机械,2005(03):1-5.
[3]王学农,郝川.自吸泵入口止回阀的改造[J].宁夏电力,2004(6):12-15.