双螺杆热油泵常见故障分析及应对策略探讨

0 引言

双螺杆泵是一种回转式容积泵, 在泵体内装有带有左、右旋螺纹的螺杆, 泵体孔壁和螺旋槽之间形成一个个啮合空腔, 螺杆转动时。这些啮合空腔产生平行移动, 达到输送液体的目的。双螺杆泵具备使用寿命长、输送液体平衡无脉动、轴承结构外置、自吸性能强等优势, 在车间生产应用中获得了良好的效果。在实践应用中, 双螺杆泵在长时间运转后, 会出现各类异常故障, 这在一定程度上影响了螺杆泵的正常使用。因此, 加强有关双螺杆泵的常见故障分析及应对策略, 对于改善双螺杆泵的运行质量具有重要的现实意义。

1 双螺杆泵的常见故障

1.1 噪音

双螺杆泵在运行过程中有时会出现噪音。如果轴承或齿轮磨损严重, 介质粘度太高, 吸入管路漏气, 吸入管路堵塞, 同心度误差太大等均有可能造成噪声, 而且在噪音较大时往往有振动和不上量的情况伴随发生。

1.2 泵体过热

双螺杆泵在运转过程中如果介质粘度太高, 轴承损坏, 冷却水过小或中断, 或者夹套内保温介质温度太高, 机械密封回油孔堵塞以及回流阀开度过小都有可能造成泵体温度过高。

1.3 机械密封泄漏

当前双螺杆泵多选用金属波纹管进行机械密封, 其主要有安置在泵轴上的动环和安装在泵壳上的静环构成, 两环形端面利用弹簧力保持紧贴以实现密封。造成金属波纹管机械密封渗漏的原因可能为:波纹管失弹、穿孔、开裂等, 高温渣油浸入静、动环端面后出现固化, 造成机械密封漏量增加至完全失效;由于输送渣油等高温介质, 造成机械密封静、动环端面损伤、变形或密封面断裂。[1]

我车间P301A、B两台输送重交沥青的双螺杆泵, 多次发生机械密封泄漏, 有时更换新的机械密封仅两个月, 就发生严重泄漏, 大大增加了设备使用成本。

1.4 传动同步齿轮崩齿

双螺杆泵是一类转子式容积泵, 泵的传动主要通过一对齿数与模数一致的同步齿轮来实现, 以确保转子间不存在接触转动。同步齿轮的工作性能受到多方面因素的影响, 而工作介质、齿轮加工精度、运行温度、安装精度、润滑方式、热处理方式、工作转速等因素影响较大。齿轮在交变应力条件下运行, 因变动载荷及长期运转的影响很容易使其出现疲劳断裂。与静载荷条件下发生的断裂不同的是, 在静载荷下表现为韧性或脆性的材料, 在疲劳断裂过程中都不会出现严重的塑性变形, 断裂是短时间内突然出现的, 所以会导致严重的事故。实践统计数据显示, 在损伤的机器部件中, 磨损和金属疲劳是其主要原因。

1.5 轴套抱死

如果硬性物质塞住螺杆就可能发生轴套抱死故障。我车间的螺杆泵P101A曾经发生过盘车盘不动, 泵无法启动故障, 拆开泵检查发现两个轴套已抱死, 也就通常所说的抱轴, 抱轴的原因是由于沥青的结焦物卡住螺杆使其不能转动。

1.6 轴承损伤

对部分损害双螺杆泵解体检查发现, 轴承会出现不同程度的腐蚀, 后从动轴颈和主动轴前轴颈会出现严重的磨损。[2]

2 双螺杆泵的故障应对策略

2.1 对于噪音的应对策略

检查入口管路上的阀门和法兰等连接处是否有漏气处;清洗过滤器减小吸入管路阻力;通过提高原料温度或开大夹套伴热蒸汽降低介质黏度;矫正泵与电机的相对同心度, 如果属于轴承和或齿轮的缘故, 则更换轴承或齿轮。

2.2 泵体过热的应对策略

如我车间的双螺杆热油泵输送温度在125℃~135℃的沥青, 泵体上带有保温夹套, 用蒸汽热介质对其保温, 以克服易凝的沥青介质在启动时产生的困难。在泵的后支架和密封盒上带有冷却水夹套, 以对轴承部位和密封部位进行冷却, 防止轴承过热。

针对生产过程中出现泵体过热现象, 操作上采取的应对策略:根据原料的温度及时调整夹套伴热蒸汽的开度, 确保不会由于输送介质的温度过高、粘度过高、或伴热夹套温度过高引起泵体温度过高;另外在泵体保温阀门打开时, 应打开冷却水阀门并调整好冷却水开度, 对有堵塞现象的冷却水管及夹套及时进行疏通和清洗水垢, 保障冷却水畅通;正常情况下控制轴承温度不超过65℃。

2.3 机械密封泄漏应对策略

机械密封发生泄漏后根据故障部位采取相应的解决措施, 如调整密封压盖;研磨密封面, 更换动、静环更换密封圈, 更换集装式大弹簧式机械密封。

集装式大弹簧式机械密封具备以下优势:具有较强的耐热冲击力, 且具有较小的摩擦系数、较低的线膨胀系数及较高的导热系数。介质及材料均有较好的浸润性, 即使出现短时间的干摩擦也不会造成端面损伤;具备较高的刚度和强度, 在正常运转条件下不会出现异常变形和损坏;对高温渣油等适用性更强, 且对较强的硬度和耐腐蚀性能, 使用寿命可延长至12个月;轴套、压盖与机械密封安装成为一个组块, 安装仅需将轴套及压盖固定, 然后卸下定位挡块便可, 安装更加便利。

2.4 齿轮发生崩齿的应对策略

如果生产地程中多次发生崩齿故障, 最好的解决办法是改进同步齿轮。

根据双螺杆泵运转数据分析发现, 同步齿轮发生崩齿的原因可能为齿轮传动力不足。改进时在对原有齿轮测绘的基础上将齿根高度增加了4mm, 且选用更高强度的材料进行齿轮加工。因同步齿轮啮合状态将直接影响泵转速的平稳性, 所以在安装过程中使用塞尺对同步齿轮啮合状况进行360。检查。另外采用打表法对螺杆的啮合间隙进行计算 (由从齿的轮套向齿轮达标, 随后找到中间位置, 在确定状态正常的条件下对紧固螺栓进行固定) 最后对同步齿轮的啮合间隙进行测量即可。对改造后的同步齿轮运转装款跟踪监测表明泵同步齿轮再无断裂情况。[3]

2.5 轴套抱死应对策略

为防止介质中的杂物进入泵内造成研伤或咬死, 在泵的进口处应安装一个容量足够大的滤油器。滤网一般应大于40目, 过滤面积视介质的粘度而定, 一般应大于20~30倍入口面积。

另外螺杆泵在生产运行过程中不能断料空转, 双螺杆泵在断料空转的状态下, 两个螺杆相互之间干摩擦瞬间产生高温, 残留在螺杆上的渣油、沥青等介质在高温状态下发生结焦, 硬性的结焦物塞住螺杆致使泵轴不能转动 (抱轴) 。

另外在操作上按操作规程对备用泵和在用泵进行盘车。

2.6 轴承损伤应对策略

对于轴承损坏故障, 可采用角接触7314BECBJ轴承代替双列3314轴承, 以提高轴承的承载性能, 且使用高温复合润滑脂代替普通锂基脂;非定位端轴承则使用NJ2314C3型号, 该轴承游戏组的游戏范围大约在65~100um左右, 可有效调控轴承工作状况。

3 结语

双螺杆泵的维护质量将直接关系着泵的运行质量及效益, 因此, 相关技术与研究人员应加强有关双螺杆泵的故障分析及应对研究, 总结双螺杆泵的常见故障类型及关键技术处理措施, 以逐步提升双螺杆泵的运行水平。

摘要：作为设备运行管理的重要环节, 故障分析及维护对于保障双螺杆泵的正常工作具有重要作用。本文首先介绍了双螺杆泵的常见故障, 然后具体探讨了双螺杆泵的故障应对策略, 以期为相关技术与研究人员提供参考。

关键词：双螺杆泵,故障,应对策略

参考文献

[1] 戴建辉.油田井下螺杆泵常见故障分析及应对措施[J].化学工程与装备, 2011, 13 (14) :74-75.

[2] 魏忠印.螺杆泵故障原因分析及对策[J].中外企业家, 2012, 06 (10) :61-62.

[3] 李小洪, 魏红军, 陈彬.燃料油双螺杆泵轴承箱密封的改进[J].润滑与密封, 2013, 05 (35) :57-58.