摘要：招致大型机泵产生振动的要素有很多，而振动是评价大型机泵能否保险牢靠性运转的重要指标。本文针对某型号的大型多级离心泵在运转期间呈现振动超标、机械密封走漏等问题进行剖析，并分离现场实践工况，找出招致泵振动的缘由有现场操作不当和泵进口过滤器设计选型不当，介质内部分漂珠以及硬质颗粒招致泵转子内部摩擦副部件过度磨损，最终招致泵转子振动和机械密封走漏。经过对泵入口过滤器进行重新选型和改造，对机械密封进行重新设计，对泵转子摩擦副材质进行重新选材和改换，对泵转子支撑摩擦副进行技改和对水质系统的改善，有效地处置了泵的振动毛病问题，保障了化工系统的连续稳定运转。

关键词：机泵；振动；措施

1. 多级离心泵毛病状况引见

高温热水泵为卧式双支撑水平剖分多级离心泵(型号：SCSK300-85×9)，功率900kW，扬程880m，入口压力0.9MPa，出口压力8.5MPa，介质为170°C固含量为0.5%~1%的灰水，泵叶轮采用背靠背自均衡流体方式布置。

6台高温热水泵在投运初期状况良好，但运转3个月后泵相继呈现转子振动值逐步上涨、两端机械密封频繁走漏、止推轴承温度上涨等问题。依据现场检修统计，3个月内6台泵转子振动值从最初的2.0mm/s以下逐步上涨至超越21mm/s，非驱动侧止推轴承温度从最初的40°C逐步上涨至90°C，在后续1个月期间两侧机械密封相继呈现8次走漏毛病。

2. 泵毛病缘由剖析

2.1 泵入口过滤器设计缺陷

为了有效隔离管道系统中的颗粒，泵入口设计了T型过滤器(型号：SRT-1-350/2.0)，滤网为30目不锈钢丝网。泵的转子摩擦副口环间隙为0.42~0.5mm，同时泵的装置手册请求泵的入口过滤器有效过滤面积为入口管道的2.5~3倍[1]。为了避免颗粒物进入系统磨损转子摩擦副，请求滤网过滤颗粒直径不大于摩擦副间隙即0.42mm，依据SH/T3411—2017《石油化工泵用过滤器选用、验收规范》[2]内不锈钢丝网参数表(见表1)数查阅，对应的丝网目数应该为40，但设计时为了避免滤网频繁梗塞招致泵抽空，选择了30目滤网。

由表1查得DN350正折流T型过滤器有效面积30目滤网对应有效过滤面积为0.3253m2。

而DN350管道的总截面过流面积为：S=πR2=3.14×(0.35/2)2=0.0962m2，则过滤器有效过滤面积与入口管道过流截面积比值为：i=0.3253/0.0962=3.36。

2.2 泵摩擦副选材硬度缺乏

为满足耐腐蚀性能和便于机械加工制造，该泵的泵体密封环和叶轮密封环采用3Cr13配合1Cr13MoS的摩擦副资料。从资料分类二者属于马氏体不锈钢，该钢机械加工性能好，经热处置(名义淬火)后，具有优秀的耐腐蚀性能。

泵在运转期间，灰水介质内高速活动的漂珠硬质颗粒招致泵转子摩擦副快速磨损，转子口环摩擦副实践运转工况严重偏离了设计指标[3]。3Cr13配合1Cr13MoS的摩擦副资料不耐磨的缺陷充沛裸露，招致转子摩擦副疾速磨损，间隙增大。而在转子中部的节流衬套由于处于压差最大的位置，摩擦副内部颗粒流速最高，所以磨损更为明显，在失去中间节流衬套的支撑固定后，转子呈现大幅度振动。

2.3 泵机械密封设计存在缺陷

该泵密封冷却系统采用了API682规范中Plan32的冲洗计划，采用外供1.5MPa冷却水冲洗方式对机械密封进行冲洗、冷却和润滑。

泵选配国内某厂家单端面机械密封，冲洗液进入密封腔的方式采用单孔径向冲洗的方式。依据速度公式：v=ω×r，泵机械密封边沿线速度为171m/s，在高线速度下部分密封冲洗液由于向心力作用，密封液无法充沛进入密封端面进行冷却和冲洗，同时由于密封冷却水从一点处对摩擦副进行冲洗，招致摩擦副离冲洗水孔进入处的远端无法得到充沛的冷却和润滑，摩擦副密封环由于高温而碎裂。

由于泵在运转初期入口滤网拆卸，介质内的颗粒招致泵转子各级摩擦磨损严重，泵轴端节流衬套节流效果不佳，招致均衡管来不迭泄压均衡，机械密封腔内失去均衡，密封腔内压力随着轴端节流衬套的磨损压力逐步升高，最终招致1.5MPa的密封水无法顺利进入。机械密封腔内介质反窜污染密封腔，机械密封摩擦副得不到良好的润滑，长期在带硬颗粒的介质内运转后端面磨损严重，最终频繁呈现走漏状况[4]。

2.4 灰水水质问题

由于系统运转期间气化煤种的参配，招致灰水系统呈现大量漂珠。漂珠的主要化学成分是二氧化硅、三氧化二铝和二氧化二铁，其次是氧化钙、氧化镁等，漂珠硬度大，刚性强，当泵入口过滤器拆卸后，大量漂珠进入对泵的口环以及摩擦副过流部件磨损极大，最终招致泵摩擦副失去对转子的支撑作用而振动加大。

总结以上问题，首先是气化系统改换煤种，招致灰水系统中产生大量硬质颗粒的漂珠，随后高温热水泵入口滤网由于设计过流面积太小，在实践运转中由于垢片梗塞而拆卸。泵入口滤网拆卸后介质内大量硬质漂珠颗粒进入泵体内，招致泵密封环及节流衬套等摩擦副间隙磨损疾速增大。摩擦副间隙增大后，泵轴失去有效的中间支撑而发作弯曲，泵轴弯曲后愈加加剧密封环、轴套的磨损，使泵体振动加大，轴向推力也增大，止推轴承超温。同时轴端节流衬套磨损后节流效果不好，机械密封腔失去均衡而压力升高，招致密封冲洗水无法进入，机械密封摩擦副工况恶化频繁损坏。以上各个环节环环相扣，最终招致高温热水泵存在诸多毛病而无法运转。

3. 毛病处置措施及改进措施

3.1 重新设计入口过滤器

泵原设计的入口正折流式过滤器无法满足实践运转请求，主要缘由是运转初期介质实践运转工况恶劣，过滤器有效过滤面积与入口管道通流面积比值冗余量太小(实践计算比值为3.36)，无法满足实践工况的需求。

经过技改，将过滤器滤芯的长度延长至原长度的两倍(原长800mm)，过滤器经延长后过滤的有效过滤面积增加一倍(见图1)。技改后过滤器的有效过滤面积抵达0.6506m2(原过滤面积为0.3253m2)，实践有效过滤面积和管道的通流面积比值为：i=0.0.6506/0.0962=6.72。是原过滤器的通流比值的2倍。

3.2 改进转子摩擦副材质

针对原转子摩擦副材质不耐磨问题，我厂联络泵制造厂家进行技改，技改的目的是进步摩擦副的名义硬度，进步摩擦副在极端工况下的耐磨性能。经与厂家核算后，将原3Cr13配合1Cr13MoS的摩擦副资料交流为0Cr17Ni12Mo2名义堆焊司太立合金(Co50%、Cr30%、W10%)的摩擦副。同3Cr13和1Cr13MoS材质相比，司太立合金合金内部的铬、钴、钨元素都有极高的硬度[5]，能够极大地进步口环的耐磨性以及高温工况下的硬度，同时又有更好的抗氧化、抗磨损、耐腐蚀、耐高温等优秀性能，主要机械性能对比见表2。

单纯的司太立合金难于机加工而且由于硬度高易脆裂。采用0Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢作为摩擦副基体，名义堆焊司太立合金，既保障了摩擦副的综合机械性能，又保障了摩擦副的高硬度耐磨损性能。

3.3 改进机械密封冲洗液散布方式

针对原有机械密封存在的问题，我厂联络密封厂家进行针对性的技改。在原机械密封基础上增加布水环，将原密封系统的单孔冲洗方式改为多孔环向冲洗方式。密封冲洗水进入密封腔后进行二次优化散布，冲洗水盘绕摩擦副端面设置环状14个冲洗小孔进行冲洗，保障密封摩擦副以最佳的冷却方式对摩擦副端面进行冲洗及降温，避免摩擦副由于高速运转密封水无法及时进入密封端面进行冷却和冲洗。

同时为了避免密封腔内压力动摇时介质反向进入密封腔污染摩擦副端面，在机械密封轴套后部增加泵送环，泵送环与泵腔体内壁坚持微小间隙，起到节流和对灰水介质的反向泵送加压作用，构成第二道隔离屏障，有效避免系统介质的反向进入而污染密封摩擦副。

3.4 转子的中心支撑摩擦副进行技改

在高温热水泵运转期间，由于转子摩擦副磨损间隙增大，失去对转子的径向限制后转子振动加大。在一切的摩擦副中对转子径向限制起关键作用的是驱动侧和中间节流衬套摩擦副，特别是中间节流衬套摩擦副，由于转子中间位置是跳动和振动振幅最大位置。针对该状况，在驱动侧和中间节流衬套摩擦副处增加洁净的密封冲洗水进行冲洗，请求改密封水为洁净密封水，同时请求其压力比对应工作压力点恰当高，工作时密封水正向流向压力低侧进入介质系统(技改计划见图2)。

摩擦副技改后，一方面高压地冲洗水可构成强迫正向冲洗通道，阻止漂珠颗粒进入摩擦副内对摩擦副构成磨损，另一方面同系统灰水相比较，洁净的密封冲洗水可起到更好的冷却和润滑作用。为确保冲洗密封水起到最好的冷却润滑作用，在该两处节流衬套摩擦副外部也设置布水环，对应节流套本体增加6个φ8mm冲洗孔布水进入冲洗。经计算，中间节流衬套摩擦副位置处密封水请求流量为6.71m3/h，压力为8.8MPa；驱动侧节流衬套摩擦副位置处密封水流量为6.74m3/h，压力为5.6MPa。

3.5 增加灰水漂珠搜集系统

针对灰水系统内产生的大量漂珠，我厂及时采取措施，分别在灰水沉降槽顶部增设漂珠拦阻系统(扼要流程见图3)。该道拦截为主要拦截，运转期间漂珠漂浮在槽内溢流堰液面挡圈内部，经过搅拌器搅拌旋转后从漂珠搜集管流出，在低压灰水泵进出口增设大口径大过流面积的过滤器来拦阻漂珠，多道拦截避免大量漂珠进入灰水系统而磨损该泵的口环等过流部件。理论证明该漂珠拦阻系统效果明显，有效拦阻了灰水系统内的绝大部分漂珠，剩余的部分漂珠被该泵改进后的过滤器再次拦阻，从而高效地保障了该泵的介质洁净水平，避免了该泵过流部件的磨损损坏[6-7]。

4. 终了语

招致多级离心泵振动等的要素很多，包含工艺条件和系统配置能否与泵及密封系统的设计相适。买方与泵供货方对操作条件的充沛沟通，在工艺和系统设计上采取必要的措施来满足和改善泵的操作条件，在实践操作中应增强对泵操作条件的检查，避免严重偏离预期工况运转，使泵组工况恶化，招致各种毛病的发作。

本文经过剖析灰水多级离心泵毛病缘由，从工艺系统上着手改善泵操作工况，从泵本体及密封的选材、结构等着手改造泵组，采取针对性的措施，多措并举，改造后取得了很好的效果。