屏蔽泵基础知识(2)

屏蔽泵基础知识屏蔽泵是泵和电机合一的产品，在电机的定、转子部分各有一个特殊金属材料制成的套子，将它们各自密封，不和所输送的液体介质接触，使电机的铁心和绕组不受腐蚀，使定子绕组保持良好的绝缘性能。屏蔽泵采用石墨轴承，依靠所输送的液体来润滑。轴承的磨损情况，对可靠运行十分重要。为了监视轴承磨损状况，一般都装有机械式或电磁式轴承监视器。当轴承的磨损量超过规定的允许值时，监视器表盘的指针会指向红区，即示“报警”。此时应立即停止运转，进行检查。如轴承的磨损量已超过极限值时应更换新的石墨轴承，否则有可能造成定、转子屏蔽套相擦，直至屏蔽套损坏，导致液体介质侵蚀到定子绕组等处，造成电机损坏。化工用屏蔽泵大多使用在防爆场所，故其接线盒都制成隔爆型结构。屏蔽电机的线圈端部埋有温度继电器，当电机绕组过热时，起到过热保护作用，根据电机所使用的绝缘等级不同，温度继电器的动作温度也就不同。有些屏蔽泵电机外壳部分设有热交换器，内有蛇形管，高温介质通过蛇形管冷却后再供电机石墨轴承润滑，同时夹套内的冷却水也可对电机起到冷却作用。 屏蔽泵主要有下面几种损坏情况： （1）石墨轴承、轴套和推力板磨损或润滑液短缺发生干磨而损坏。 （2）定、转子屏蔽套损坏 造成屏蔽套损坏的原因，主要是轴承损坏或磨损超过极限值而造成定、转子屏蔽套相擦而损坏；其次由于化学腐蚀造成焊缝等处产生泄漏。 （3）定子绕组损坏 除和普通电机一样：过载、匝间短路、对地击穿等造成定子绕组损坏的原因外，还有因定子屏蔽套损坏而导致介质侵蚀电机绕组使绕组绝缘损坏。屏蔽泵的定期检修 为了避免和减少屏蔽泵的突然损坏事故，屏蔽泵需要定期检修。如遇有轴承监视器“报警”时，须立即进行检修。化工装置一般是连续运行，屏蔽泵的定期检修也只有在装置计划停车时进行。对大多数屏蔽泵一年检修一次即可。 屏蔽泵的检修方法是：将屏蔽泵进行解体：对各零件先进行清理，再对它们作表观检查，是否有异常。然后对关键部位的尺寸进行测量，对电机绕组作电气检查。 （1）机械检查 测量石墨轴承的孔径和轴套的轴径，并察看它们配合面的光洁度。如石墨轴承和轴套的配合间隙超过检修标准的规定（0.5511kw配合间隙，直径差为0.4，1545kw配合间隙，直径差为0.5）或配合面光洁度不良时，需根据情况更换轴承、轴套或推力板。 测量检查叶轮的上、下外止口和与它们相配合的扣环及泵座内径的尺寸，这两个配合间隙是否在检修标准规定的范围内，超差时需更换零件或采取其它措施（如：堆焊、镶套）使配合间隙达到规定要求。否则将影响泵的性能、流量、扬程、轴向平衡力等。 观察检查定、转子屏蔽套的表观情况，尤其要注意焊缝处有无异常情况，必要时应作探伤、检漏检查。 经过长期运行后，转动部分的平衡情况可能有变化。因此，有必要将转子连同叶轮等旋转零件组装在一起做动平衡试验。 （2）电气检查 直流电阻检查：三相电阻的不平衡度不得超过2%。 绝缘电阻检查：屏蔽泵电机绕组的绝缘电阻一般能达到100M以上。如低于5M时需分析原因，绝缘是否受潮，或屏蔽套是否有泄漏点等，如经定子屏蔽套检漏无问题，则纯属绝缘受潮，需进行干燥处理，如定子屏蔽套有问题，则需更换屏蔽套。组装屏蔽泵时注意事项1、 轴承在装进轴承座前要将衬片放人轴承外围的切开部 ,将轴承插人轴承座内 ,并将止动螺丝旋入至衬片 ,切记不可过紧旋入 ,否则容易造成轴承早期磨损。2 、安装前轴承座时 ,前轴承座的环流孔兼有排气、排液的功能 ,所以它的位置要对准 ,刻有“UP”的标记向上 ,使环流孔上下对齐 ,不可装倒。轴承在超过磨损界限后 ,便会引起转子屏蔽套和定子屏蔽套的接触 ,造成定子屏蔽套的破损 ,因此要密切注意运转中轴承的点检。在运转中屏蔽泵发生振动、有异常声音或定期检查时 ,一定要拆开泵 ,检查轴承 ,要记录屏蔽泵相应型号的轴承内径 D 和轴套外径 d。轴承调换的磨损量:D-d =0. 30. 5 mm。也就是说 ,如发现轴承和轴套的磨损量超过该值就要视实际磨损情况更换其中一件或两件。从屏蔽泵运行的情况来看 ,一般轴承的磨损主要是径向磨损 ,但也要检查轴向磨损 ,轴向磨损主要是检查轴承和推力板。针对屏蔽泵石墨轴承易损坏的情况 ,采取的措施: 在储槽和泵的进口处安装管道过滤器.并定期清洗 ,防止异物进入泵内。维修工在检修中严格执行检修规程 ,调整好轴向、径向间隙 ,防止间隙过大引起轴窜动而撞裂轴承。节流孔板安装在泵体出口与管道法兰之间 ,是一块通孔小于出口管的不锈钢板,在屏蔽泵中起关键作用 ,因为屏蔽泵是靠自身循环润滑 ,如果没有节流孔板的节流作用 ,回流液体的压力就很低 ,不能完全润滑轴承 ,造成轴承很快就损坏。因此 ,在检修时要特别注意节流孔板的安装 ,以免造成严重后果。屏蔽泵汽蚀的后果屏蔽泵发生汽蚀时 ,不仅启动困难 ,随着汽蚀不断的发生冲击和振动 ,流量和扬程就达不到要求 ,若多次发生严重汽蚀 ,经过短时间的使用就会发生屏蔽套损坏、电机绕组烧坏、前后侧轴瓦破碎、轴套推力盘严重磨损 ,不得不停车进行大修 ,严重的影响到装置的正常生产 ,并提高了生产成本。1、原因分析鉴于屏蔽泵结构上是由离心泵和屏蔽电机组成 ,屏蔽泵汽蚀发生的原因 ,也要从离心泵和屏蔽电机这两个方面加以讨论。1.1 离心泵的汽蚀离心泵发生汽蚀的条件是:当流体进入到叶轮的入口处 ,其压力降低到该液体在轮内的温度下蒸汽压时 ,将开始发生汽蚀;即可表示为有效汽蚀余量NPSHa 等于必需汽蚀余量 NPSHr 时 ,将开始发生汽蚀。下面从易引起泵汽蚀的因素进行分析。1.1.1 吸入装置特性由于设备已经安装就位 ,管路特性已经固定 ,通过对泵的现场安装条件及汽蚀余量进行核算 ,看其是否满足要求。在罐体中液面和泵进口之间列出伯努里能量方程:Hg = (PA-PV)/ g-NPSHa- hc 式中: Hg 安装高度 ,m;PA 吸入液面压力 ,Pa;PV 液体输送温度下的饱和蒸汽压 ,Pa;液体密度 ,kg/m3;g 重力加速度 ,g=9.8m/s2 ;NPSHa 有效汽蚀余量 ,m;hc 泵吸入口管阻力降 ,m。必需汽蚀余量 NPSHr 由该泵出厂特性实验报告注明。取有效汽蚀余量 NPSHa = 必需汽蚀余量NPSHr;计算出Hg；与实际安装高度比较。当实际安装高度绝对值大于Hg绝对值时 ,现场完全满足泵的安装要求 ,不因吸入高度不够达不到要求造成汽蚀。1.1.2 被输送介质的物理性质离心泵汽蚀的发生与泵输送介质的物理性质有很大的关系，尤其对于沸点低的液体。介质温度越高，液体的挥发性就越大，则液体的饱和蒸汽压就越高，从式 可以看出，PV 值上升，有效汽蚀余量NPSHa 值降低 , 就越接近必需汽蚀余量NPSHr，那么泵就越易引起汽蚀的发生。1.1.3 工艺条件被输送介质从槽罐内抽出时，要将介质的温度严格控制在规定的范围内。1.2 屏蔽电机结构对汽蚀的影响屏蔽电机结构上有转子屏蔽套和定子屏蔽套，流体必须通过两个屏蔽套之间隙，为电机绕组提供冷却，为轴承提供润滑。该泵的循环方式为内循环 ,即在叶轮出口处引出部分高压流体被称作电机循环液，先后经过过滤器、循环管、RB 端盖后轴承座 、后侧石墨轴承与后侧轴套之间的缝隙、定子屏蔽套与转子屏蔽套之间的气隙、前侧石墨轴承与前侧轴套之间的间隙、叶轮平衡孔返回叶轮入口处，完成一个循环。由于屏蔽泵的特殊结构，电机绕组做功所产生的热量与轴承摩擦所产生的热量汇合在一起，有很大一部分传给了电机循环液。可以看出 ,屏蔽电机外壳与被输送介质的温差比较大，循环液的温度有较大的上升，从而导致循环液产生汽化，使电机内循环中断，从而导致轴承表面温度急剧升高，膨胀变形造成轴承破裂，产生轴抱死现象。同时 ,从冷却液循环方式来看 ,由于循环冷却液从泵的叶轮出口处引出 ,吸收电机和轴承的热量后温度升高 ,当经循环回到泵入口时 ,由于压力突然降低 ,而发生部分汽化 ,这也是造成屏蔽泵汽蚀的主要原因。即:随着循环液温度升高 ,其饱和蒸汽压也相应提高 ,但槽罐的温度压力并未改变 , PV PA ,从而使NPSHa 减少 ,此时NPSHa 将小于 NPSHr,汽蚀便不可避免。1.3汽蚀的防护措施及评价从以上所述来看 ,由于屏蔽泵自身的结构特性 ,电机绕组、轴承摩擦产生的热量和屏蔽套的截流作用导致汽蚀 ,直接影响到屏蔽泵的正常运行 ,同时被输送介质的温度接近其沸点也是造成泵汽蚀的一个重要原因 ,因此可有以下措施。1.3.1逆向循环对于输送氟利昂、轻烃、液化气、液氨等容易汽化的液体 ,可采用逆向循环型结构 ,将循环液由前轴承过液孔引入电机 ,再由电机后部逆循环返回到进液罐的气相区。采用逆向循环方式 ,须对屏蔽泵的结构作较大调整 ，改造力度或投资较大。1.3.2外循环将电机循环液引出至泵体外部。先通过换热器降温后再流经轴承、屏蔽套间隙 ,可及时带走电机内部的热量 ,保证屏蔽电机的正常运转。采用外循环方式 ,必须对屏蔽泵的结构作较大调整 ,或者是重新选用带体外换热器的屏蔽泵 ,改造力度或投资较大。1.3.3降低被输送介质的温度根据实际情况 ,在不影响装置正常操作的前提下 ,降低屏蔽泵的吸入温度 ,比如改造流程 ,将高温介质先进入现有的换热器降温后 ,再进入屏蔽泵。1.3.4降低屏蔽泵的汽蚀余量在叶轮进口处可以装上诱导轮 ,使 NPSHr 降低。该措施对各方面专业要求较高 ,难度较大。改造措施有以下 3 个方面:1 减少诱导轮叶片数。一般说 ,叶片数越少 ,吸入性能越好 ,但一个叶片的诱导轮 ,液流不对称 ,故不采用。因此 ,诱导轮叶片为 2 片。2 适当增加诱导轮叶片稠密度。叶片稠密度对诱导轮的吸入性能影响较大 ,太小会使叶片来不及对液流起增压作用 ,降低了整体吸入性能。太大也不行 ,会增加水利损失引起效率下降 ,因此可适当增加叶片稠密度。3 改变诱导轮安放角度。诱导轮的吸入性能主要取决于叶片进口的安放角。通常 ,进口安放角小 ,吸入性能好。因此 ,将进口安放角适当缩小。屏蔽泵的配管要求一、吸入管路（1）为使泵不发生汽蚀，吸入管路配置应使有效汽蚀余量大于等于1.3倍的必需汽蚀余量。（2）吸入管路应尽量减少弯曲，不要有交错、突起现象，水平管路部分，从罐侧到吸入侧，应有向下的趋势。（3）吸入管路阀尽可能使用阻力小的球阀。二、逆循环管路逆循环配管是将冷却电机，润滑轴承的循环液返回储罐内的管路。（1）逆循环配管应通到储罐气相区。（2）为保证循环流量，逆循环管路总阻力在规定逆循环流量点应小于泵扬程的0.2倍。（3）逆循环管路不应有下降的管段，防止积存液体，不利于电泵内气体的排除。特别是防止停泵时，泵内液体因失压，产生大量液体无法排除，在启动时形成空转 ，造成轴承磨损。三、旁通管路旁通管路有两个作用，一是当泵停止运转时，为了防止泵内液温上升，防止汽化，及时将泵内液体送回储罐。二是当工艺流量小于最小流量或排出管路阀关闭，而要求泵继续运转时，需设置旁通管路，使泵在不低于最小流量情况下运转，旁通流量的设定值等于泵最小流量减去工艺流量。屏蔽泵的型式及适用范围根据输送液体的温度、压力、粘度和有无颗粒等情况,屏蔽泵可分为以下几种:(1) 基本型输送介质温度不超过120 , 扬程不超过150m。其它各种类型的屏蔽泵都可以在基本型的基础上,经过变型和改进而得到。(2) 逆循环型在此型屏蔽泵中,对轴承润滑、冷却和对电机冷却的液体流动方向与基本型正好相反。其主要特点是不易产生汽蚀,特别适用于易汽化液体的输送,如液化石油气、一氯甲烷等。(3) 高温型一般输送介质温度最高350 , 流量最高300m3/ h ,扬程最高115m, 适用于热介质油和热水等高温液体。(4) 高融点型泵和电机带夹套, 可大幅度提高电机的耐热性。适用于高融点液体,温度最高可达250 。夹套中可通入蒸汽或一定温度的液体,防止高融点液体产生结晶。(5) 高压型高压型屏蔽泵的外壳是一个高压容器,使泵能承受很高的系统压力。为了支承处于内部高压下的屏蔽套,可以将定子线圈用来承受压力。(6) 自吸型吸入管内未充满液体时,泵通过自动抽气作用排液,适应于从地下容器中抽提液体。(7) 多级型装有复数叶轮,适用于高扬程流体输送, 最高扬程可达400m。(8) 泥浆型适用于输送混入大量泥浆的液体。屏蔽泵选型时的注意事项一般的屏蔽泵采用输送的部分液体来冷却电机,且环隙很小,故输送液体必须洁净。对输送多种液体混合物,若它们产生沉淀、焦化或胶状物,则此时选用屏蔽泵(非泥浆型) 可能堵塞屏蔽间隙,影响泵的冷却与润滑,导致烧坏石墨轴承和电机。屏蔽泵一般均有循环冷却管,当环境温度低于泵送液体的冰点时, 则宜采用伴管等防冻措施, 以保证泵启动方便。屏蔽泵的日常操作与维护在屏蔽泵的日常运行当中,操作工要严格按照屏蔽泵操作规程进行操作。在日常巡检时,操作工要注意以下几点：(1) 检查出口压力表指针有无异常。(2) 检查电流值是否过载、是否异常。(3) 检查各部密封点有无跑、冒、滴、漏现象。(4) 检查轴承监视器指针是否在红色指示带范围内。(5)检查有无异常声音和振动。日常巡检除了观察TRG表指示外, 还要测轴向振动（控制在1.5mm/s内）和轴承温度, 防止因轴向窜量而磨损叶轮、推力盘和轴承。因为TRG表对轴的轴向窜量无法反映，必须通过听针听、测轴承温度、测轴向振动等手段来判断。(6) 检查屏蔽泵各部件的温度,尤其是夹套温度。在启动屏蔽泵时,应特别注意并严格遵守出口阀和入口阀的开启顺序；启泵时，注意灌液排气防止干转。不得逆向持续运转。当泵检修后, 启动发现TRG表指示红区, 出口压力偏低, 特别是流量很小, 调节无效时, 可判断为机泵反转。应立即停泵, 联系电工重新接线。停泵时应先将出口阀关小；当泵运转停止后,应先关闭入口阀再关闭出口阀。泵在实际运行中应注意：泵的实际流量必须大于最小流量。屏蔽电泵入口前加装过滤器，滤网目数不小于60目，不大于100目，保证通流面积。滤网每两个月至少清一次，系统停车检修开工前必须清理。 过滤网出现问题及时更换。无TRG监测表的屏蔽电泵每运行2400小时拆检一次后轴承。单级屏蔽电泵运行4000小时，进行一次大修。多级屏蔽