旋转喷射泵（共3篇）
旋转喷射泵 篇1
0概述
旋转喷射泵又名皮托管泵 (图1) , 它由主轴、轴承箱、滚动轴承及过流部件吸入室 (泵进、出口法兰) 、叶轮、集流管和转子腔组成, 在叶轮入口与吸入室之间设有机械密封。
旋转喷射泵是炭黑企业生产过程中一个较为关键的设备, 它的主要作用是将原料油加压后喷入反应炉, 达到原料油充分雾化燃烧的目的。以公司使用某公司制造的旋转喷射泵为例, 泵额定流量12.5 m3/h, 扬程450 m, 输送介质为煤焦油。主要工作部件是一个高速旋转的转子和静止的集流管, 当液体经过进口管和转子盖的流道进入高速旋转的转子内部, 液体受离心力而加速, 在转子内四周液体的压力和速度最大, 液体进入集流管后, 将速度能转变为压力能, 使液体经集流管而流出, 成为无脉动的、平稳的、压力很高的流体。该泵在投入使用的前2~3 a运行稳定, 故障率低, 但是随着时间的推移, 部份部件出现磨损现象, 一些问题便逐渐显现出来, 使生产运行受到较大威胁。
1 旋转喷射泵运行中压力突降
旋转喷射泵运行中压力突降故障是比较致命的, 由于事发突然, 没有任何征兆, 往往会直接造成生产中断, 发生的原因, 不外乎2种。
1.1 集流管突然脱落
集流管突然脱落是最为常见的故障, 主要现象是固定集流管的6个内六角螺栓全部断裂, 使集流管失去控制, 造成原料油流量突然消失。开始时, 单纯地从内六角螺栓的质量上去查找原因, 螺栓强度由之前的4.8级更换为8.8级, 但于事无补, 问题依旧发生。通过召开有关人员参加的故障分析会中, 一名维修人员反映在装配集流管过程中, 集流管外管与进水体内孔配合比较松动, 之前, 在装配集流管时, 需要用2根较长螺栓将集流管带出来, 而现在, 用手轻轻一推, 集流管就很容易地被塞到进水体上。立即对进水体内孔进行检查测量, 发现进水体内孔尺寸磨损变大, 实测直径尺寸50.5 mm, 而图纸中规定直径尺寸为50 mm, 实测尺寸比图纸尺寸大了0.5 mm, 属于磨损比较严重。立即对进水体内孔进行了修补, 使其达到图纸中规定的尺寸, 重新对该泵进行了组装, 并安装到车间进行使用, 运行3个多月来, 未再出现螺栓断裂的现象。
通过对本次故障的处理分析认为, 进水体内孔磨损变大, 使集流管与内孔的配合尺寸发生改变, 由之前的过渡配合变为间隙配合, 使固定集流管的螺栓受力过大。集流管在运行中, 受到转子腔内沿转子内壁做高速旋转运动的流体的冲击力本来就很大, 集流管依靠进水体内孔的支撑与螺栓固定, 才保持了静止状态, 而现在缺少了进水体内孔的支撑, 使集流管受到的冲击力全部转移到6个内六角螺栓上, 而这6条内六角螺栓无法承受巨大的剪切力, 最终引发螺栓断裂故障。
1.2 传动三角带突然断裂或皮带打滑
泵采用皮带传动, 通过安装在电机上的大皮带轮驱动装在泵体上的小皮带轮转动, 达到增速目的, 实际转速可达到4300 r/min。由于小皮带轮转速较高, 磨损也较快, 皮带有时会打滑, 旋转喷射泵的实际转速会有所下降, 使油泵出口压力小于额定压力。在运行中, 如发现其中一根皮带磨损变长或起皮现象, 一定要及时停机更换, 防止该皮带出现故障后, 被缠入皮带轮槽, 将其他皮带拌落, 造成压力突降。
2 旋转喷射泵振动加大
振动是设备运行中的一大禁忌, 轻则使泵体零部件损坏, 重则引发事故。引起旋转喷射泵振动的原因有很多, 除了常见的地脚螺栓松动、皮带轮不正等现象外, 转子动不平衡则是主要原因, 比较常见的现象有2种。
2.1 油泵转子腔内粘结煤焦油或其他杂质
由于该泵结构的限制, 即使停泵后, 用蒸汽对泵体进行吹扫, 也会有一部份煤焦油残存, 不能被完全置换出来, 时间一长, 煤焦油在油泵转子腔内粘结, 引起动不平衡, 再次启动时出现振动现象。为了避免此现象的发生, 首先在停机时, 要用蒸汽对泵体进行彻底吹扫置换;其次, 再次启动泵时, 要用蒸汽暖泵5~10 min, 使转子腔内粘结的煤焦油充分溶化;最后, 如果前2种方法均不能起到有效作用, 只能拆解油泵, 对转子腔内壁粘结物进行清理, 消除动不平衡现象。
2.2 油泵转子腔内壁被冲刷沟槽
进入泵体的煤焦油在离心力的作用下, 沿转子内壁做高速旋转, 其线速度可达到67.5 m/s。由于煤焦油中不可避免地含有一些固体细小颗粒, 这些细小颗粒与转子腔内壁做高速摩擦运动, 长期以往, 在油泵转子腔内壁上会被磨出一些形状不规则的沟槽, 使转子失去动平衡, 产生振动。出现这一现象, 必须立即进行停机, 或更换转子总成, 或对转子进行修复, 避免出现更严重的事故。
3 旋转喷射泵机械密封泄漏
在化工生产中, 设备泄漏是比较头疼的事情, 轻则污染环境, 重则引发安全事故。因此, 必须下大力气解决设备的泄漏的问题。由于旋转喷射泵泄漏的原因很多, 治理起来难度也较大, 以在工作中的经验积累, 总结出主要由3个方面原因引起。
3.1 机械密封本身质量问题。
机械密封是依靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面, 在流体压力和补偿机构的弹力 (或磁力) 作用下, 保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。具体到旋转喷射泵, 只有一对端面, 由于制造方面的问题, 这一对端面有时制造得并不标准, 密封面贴合到一起后, 仍然存在间隙, 起不到密封的作用。
3.2 使用方面的问题。
泵机械密封的弹力是由12个微小的螺旋弹簧提供的, 在正常使用条件下, 弹簧施加于密封面弹力, 使动静环可以很紧密得贴合在一起, 但是当该泵如果长期不用, 煤焦油会将弹簧粘结, 使其失去弹力。重新启泵时, 必须用蒸汽对机械密封部位充分预热、吹扫, 使粘结在弹簧部位的煤焦油充分溶化, 恢复弹力, 以达到密封面保持贴合而阻漏的目的。
3.3 安装方面的问题
泵的机械密封部件有动环、静环、弹簧等。在安装过程中, 要十分注意调整弹簧的压紧量, 应控制在2~3 mm, 不可太松或太紧。太松会出现泄漏现象, 太紧则会引起盘车较沉、机械密封冒烟等现象。另外, 最好在动、静环接触面上涂抹少许润滑脂, 可降低启动时的摩擦阻力, 使机械密封不受伤害。
4 结束语
旋转喷射泵作为一种新型的小流量、高扬程泵, 在石化装置中得到广泛应用, 特别是在炭黑行业中, 更是不可或缺。因其结构简单、维护方便、流量———扬程曲线平缓及使用寿命长, 是替代高扬程多级离心泵和高速泵的理想产品。在日常维护中, 只要认真点检, 定期维护, 掌握其使用规律, 此类泵的故障率会越来越低。
旋转喷射泵 篇2
2008年某蜡油加氢装置引进了两台进口的高速旋转喷射泵, 设计流量24m3/h, 扬程1342m, 转速6210rpm, 介质为除盐水, 电机功率200kw, 效率53%。和其它高速泵相比, 旋转喷射泵的效率要高10%～20%, 而且结构简单, 它不需要强制润滑和冷却, 机械密封设在泵入口处, 压力低, 容易实现密封;主轴不接触介质, 不需考虑主轴的耐蚀问题, 也不必担心有介质进入轴承。国外泵厂通常设计一个系列的泵, 转子腔是标准的, 通过改变泵转速来实现扬程的提升, 通过改变集合管吸入口的直径来实现流量的变化。从两台泵投入运行以来, 运行情况并不是很稳定, 泵噪音大, 振动大, 故障率较高。
二、旋转喷射泵简介
2.1、结构
它由主轴、轴承箱、滚动轴承及过流部件吸入室 (泵进、出口法兰) 、转子盖、集流管和转子腔组成, 在叶轮入口与吸入室之间设有机械密封。如图2-1所示。
2.2、工作原理
如图2-2所示, 按照箭头标注, 液体流经集流管的四周和转子盖构成的流道进入叶轮, 在离心力的作用下, 在叶轮中获得能量, 进入高速同步旋转的转子腔内, 转子腔内四周的液体具有一定的压力, 并具有很高的速度能, 高速的液体流入静止的收集管中, 集流管相当于普通离心泵的压水室, 具有扩压作用, 将速度能转化为压力能, 最终输出高压液体。
三、故障分析
3.1、工艺介质变化引发的故障
3.1.1故障现象
2010年从5月份开始, 机泵驱动端水平方向振动由原来的5mm/s逐渐上升, 到7月月份最大振动速度达到9.5mm/s, 机泵因振动大进行解体检查, 打开转子腔后, 发现大量油泥沾附在转鼓内壁, 油泥最厚处有1cm之多, 如图3-1所示。
3.1.2原因分析
2010年4月, 厂里为了降低生产成本, 高压注水由原来全部采用除盐水20m3/h, 改为除盐水10m3/h和汽提净化水10m3/h。汽提净化水为污水回收再利用的水, 里面有悬浮的油泥。油泥在离心力的作用下附着在转子腔器壁上, 越积越厚, 造成转子平衡不好, 振动逐渐增大。发现这个问题后, 7月份在汽提净化水进注水罐前增加了2组精度为5u的管道过滤器, 每个星期切换一次, 清洗一次。过滤器投用后, 未发现转子腔内再有油泥附着现象。
3.2、积液管断裂
3.2.1故障现象
2010年, 公司特聘请泵厂维修人员对其中一台泵进行指导维修, 在厂家的指导下, 转子重新做了动平衡。按照要求, 转子腔内充满了水, 安装上半联轴节, 动平衡时, 转速在1000转/分, 精度达到了G1.0。更换了新的轴承精密组装后, 泵运行不到20小时, 泵出口流量瞬间由20m3/h下降到7m3/h。紧急停泵拆开检查, 轴承未出现磨损, 而集液管磨损严重, 固定集液管内六角螺钉断裂6根, 转子盖略有磨损, 如图3-2、3-3所示。
3.2.2原因分析
从集液管磨损情况看, 应该是安装的时候, 固定积液管的8个内六角螺钉未按照要求装入, 积液管在转子腔内的部分受到强扭力作用, 致使连接部位的部分内六角螺钉断裂, 积液管下垂与转子盖摩擦, 出现了积液管断裂, 转子盖磨损。后经厂家人员证实, 在安装积液管时由于未带力矩扳手, 每根内六角螺钉只是凭经验进行的拧紧, 并未按照要求每根螺钉拧紧至38牛﹒米。所以, 在拆装积液管时, 必须更换新的积液管固定螺钉并将其对称拧紧至38牛﹒米。这是一起较典型的由于安装原因造成的故障。
3.3、轴承故障
3.3.1现象
2010年8月, 其中一台泵在维修后连续运行3个月后, 靠近转子腔处的角接触球轴承 (型号FAG7020) 抱死。保运人员对轴进行了修复, 更换了全套轴承, 在试运过程中, 运行了2个小时, 相同部位的角接触球轴承再次抱死。2次轴承损坏程度基本一致, 尼龙的轴承保持架破碎, 滚珠在高温下变成椭圆形状。如图3-4和3-5所示
3.3.2原因分析
此泵按照典型的悬臂泵进行的轴承配置, 采用2+1形式。驱动端采用的是2套背靠背布置的角接触球轴承 (型号FAG7312) , 靠近转子腔处布置了1套角接触球轴承 (型号FAG7020) , 2次轴承抱死的都是靠近转子腔处布置的轴承。后来通过询问维修人员得之, 第一次维修时, 更换了全部轴承、轴承垫圈和轴承锁母, 在安装半联轴节时, 但是由于加热的温度不够, 联轴节只装进一部分, 另一部分用铜棒敲击进去的。第二次维修时, 更换了3套轴承, 但是由于轴承垫圈和轴承锁母没有新的, 采用的是旧的。把这些情况和厂家沟通后得之, 这么高扬程的泵在泵厂历史上生产的也比较少, 这种工况, 选用此种泵已经是很苛刻的, 尤其是7020轴承, 抗冲击性较差, 所以在安装时不能有任何敲击, 第一次损坏就是在安装联轴器时进行了敲击, 对7020轴承的保持架造成了轻微损坏, 运转一段时间后, 保持架破裂。第二次损坏, 主要是未更换新的轴承锁母, 因为此泵的轴承锁母比较特殊, 锁母螺纹扣为四氟镶嵌的, 使用一次后再次使用就会丧失锁紧能力, 故在开泵时, 7020轴承受强大的轴向冲击力造成保持架损坏, 在高速旋转下轴承抱死。所以在今后更换轴承过程中, 不但要更换轴承、轴承调整垫和轴承锁母, 还不能有任何的敲击。
四、小结
通过这几年对这两台泵的维护, 发现这种泵在效率、结构等方面有很多优势, 在中低压加氢装置很有竞争力, 但是在扬程超过1300m, 工艺介质不稳定的情况下选用要谨慎。所以, 一方面要求我们在使用上对工况控制要更加平稳, 维护上要更加精心, 另一方面要提高维修工人的技术水平。
摘要：本文介绍了高速旋转喷射泵的结构和工作原理, 着重对在运行中出现的问题进行了分析以及在维护、维修方面的一些心得体会。
关键词：旋转喷射泵,集液管,蜡油加氢
参考文献
位置式分配泵电控柴油喷射技术 篇3
1 柴油机电控燃油喷射系统的优点
1) 机械控制喷射系统的基本控制信息是柴油机转速和加速踏板位置, 而电控燃油喷射系统则通过许多传感器检测柴油机的运行状态和环境条件, 由ECU计算出适应柴油机运行状况的控制量, 由喷油器实施, 控制精确、灵敏。在需要扩大控制功能时, 只需改变ECU的存储软件, 即可实现综合控制。
2) 机械控制喷射系统由于设定错误和磨损等原因, 使喷油时刻产生误差;电控燃油喷射系统则根据曲轴位置的基本信号进行再检查, 不存在产生失调的可能性。
3) 电控燃油喷射系统通过改换输入装置的程序和数据可改变控制特性, 一种喷射系统可用于多种柴油机, 而不需要机械加工, 新产品开发周期缩短, 成本降低。
2 分配泵供油技术
分配泵靠柱塞 (分配转子) 的转动实现泵油和燃油分配, 其典型结构为轴缩式分配泵 (VE型分配泵) , 主要由驱动机构、滑片式输油泵、喷油提前器等组成, 见图1。滑片式输油泵由凸轮盘、滚轮机构、柱塞、柱塞套筒和油量控制滑套等组成。驱动机构旋转, 带动凸轮盘旋转, 柱塞在同步旋转的同时沿轴向左右移动。当凸峰转过时, 回位弹簧使凸轮盘与柱塞左移, 进油通道与柱塞前端轴向槽连通, 柱塞分配孔与出油阀通道隔离, 柱塞卸油孔被油量控制滑套封死。随着柱塞的左移, 压缩容积增大而产生真空度, 柴油在真空作用下, 经泵体进油道、进油阀、柱塞轴向槽进入压油室, 完成供油过程。当凸轮盘端面上的凸峰与滚轮相抵靠时, 凸轮盘和柱塞向右移动, 柱塞轴向槽与泵体进油道隔离, 柱塞卸油孔仍封死, 柱塞分配孔与出油阀通道相通, 随着柱塞的右移, 压缩容积减小, 油压升高。当油压超过出油阀弹簧弹力时, 出油阀开启, 向喷油器送入高压油, 完成泵油过程。
分配泵供油量通过调速器调节油量控制滑套的位置控制, 供油时刻通过喷油提前器控制。当发动机转速增加时, 喷油提前器使凸轮盘相对滚轮逆转某一角度, 使凸峰提前与滚轮抵靠, 实现供油提前。
1.高压阀, 2.驱动轴, 3.滑片式输油泵, 4.驱动齿轮, 5.喷油提前器, 6.凸轮盘, 7.油量控制滑套, 8.回位弹簧, 9.柱塞, 10.出油阀, 11.柱塞套筒, 12.断油阀, 13.张力杠杆, 14.溢流节流孔, 15.停车手柄, 16.调速弹簧, 17.调速手柄, 18.调速套筒, 19.飞锤
3位置式电控分配泵控制技术
3.1结构特点
位置式电控分配泵在VE型分配泵的基础上, 在油量控制机构和喷油时刻的控制机构上进行改动, 去除原机械式调速机构, 增设转速传感器、控制油量滑套位置的线性比例电磁阀、油量控制滑套位置传感器、定时控制阀、喷射定时器位置传感器等, 见图2, 其结构特点、供油和泵油原理与VE型分配泵基本相同。
1.线性比例电磁阀, 2.转速传感器, 3.定时器位置传感器, 4.定时控制阀, 5.滑套位置传感器
ECU控制线性比例电磁阀两个线圈反向信号的占空比控制流经线圈电流的大小, 由此控制电磁阀磁场强弱, 可动铁心在磁场力和回位弹簧力的作用下保持轴向位置。当流经线圈的电流变化时, 原磁场力和弹簧力的平衡状态被破坏, 铁心沿轴向移动到新位置, 并带动油量控制滑套的控制杆移动, 由此调整喷油量。可动铁心前端的油量控制滑套位置传感器用于测量油量控制滑套位置, 并将信息送至ECU, 与储存在ROM中的目标值进行对比, 实现反馈控制, 使实际滑套位置尽可能接近目标值。
喷油定时器位置传感器通过供油提前角自动调节机构喷油提前器的柱塞位移检测驱动滚轮的旋转角, 由此确定该工况的供油时刻, 并将信息传至ECU;定时控制阀设在柱塞的压油室进口处, 以控制低压油的输入。
3.2喷射时间控制
喷射时间控制系统主要由定时器位置传感器、ECU、定时柱塞、回位弹簧、定时控制阀、转子等组成, 见图3。定时柱塞将柱塞室分为吸油室和压力室 (泵室) , 定时控制阀设在压力室入口处, 控制压力室内的油压大小。当压力室内的油压发生变化时, 定时柱塞的位置改变, 通过传动杆带动转子偏转, 由此调节喷射时间。定时器位置传感器检测定时柱塞的位移变化, 进行定时柱塞位置的反馈控制。定时控制阀采用比例电磁阀, 调节来自滑片式输油泵输送的低压油进入柱塞压力室, 以控制其油压。ECU根据发动机转速和负荷信息判断发动机运行工况, 确定该工况的目标喷射时间, 并与实际喷射时间进行比较, 确定反馈控制量, 由此确定控制定时控制阀的占空比, 实现喷射时间的反馈控制。
1.油箱, 2.定时器位置传感器, 3.弹簧, 4.定时控制阀, 5.电源, 6.压力室, 7.柱塞, 8.滚轮, 9.溢出阀, 10.调节阀, 11.吸油室
3.3喷油量控制
位置式电控分配泵的喷射量控制原理见图4。ECU根据发动机的运转条件, 计算该工况的目标滑套位置, 与来自滑套位置传感器的实际滑套位置进行比较, 确定控制量, 并通过驱动电路, 根据ECU的指令反馈控制流经线性比例电磁阀线圈的信号占空比, 控制铁心的位移, 将油量控制滑套位置控制在目标值上, 实现最佳喷油量控制。
1.油量控制滑套, 2.平面凸轮, 3.柱塞, 4.线圈, 5.回位弹簧, 6.滑套位置传感器, 7.喷油器
4结束语
分配泵体积小、质量轻、成本低、使用方便, 但只能满足简单的供油特性和供油时刻变化特性。为此, 在分配泵的基础上采用电子控制技术, 提高其供油特性和控制精度, 以适应日趋严格的节能与排放法规的要求。采用分配泵电控技术, 根据喷射量、喷射时间的控制方式不同, 有位置式控制和时间式控制两种。位置控制型电控柴油喷射系统与机械控制柴油喷射系统相比, 控制精度和响应速度都有所提高。将机械控制柴油喷射系统改造为位置控制型电控系统时, 柴油机的结构无需改动, 但系统控制频率低, 喷油压力和喷油规律不能独立控制。
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