化工设备之离心泵使用及维修探讨
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作者:郭海澎 王明奎 黄立芳 崔志峰
摘 要：石化炼油产业在国民生产、生活中起着至关重要的作用。在整个石油炼制过程中，用到最多的动力设备就是离心泵。离心泵在整个使用过程中，由于复杂的工况条件和介质的特殊性，极易受到损伤，故其使用过程和修理中，都需要尤其注意。
关键词：叶轮;气缚;汽蚀;除垢
在整个石化炼油生产过程中，通過离心泵将不同的液体介质运输到需要他们的地方[1]。离心泵主要是由旋转机构和静止机构两个部件构成，叶轮和泵轴是旋转机构中的主要部件;静止机构包括泵体、密封环、滑动轴承和填料函等。
离心泵在使用过程中的工况主要有以下几点：（1）工况条件恶劣：输送的介质温差变化明显;系统压力高;低NPSH等。（2）输送介质含固体颗粒介质、易凝固介质、强溶剂性介质等。本文主要从炼油厂装置关键动设备之离心泵的易损坏部件的使用和维修进行探讨。
1 叶轮的工作原理及维修探讨
叶轮通常是由轮毂、叶片和盖板组成的。离心泵中的叶轮基本是径流式的。叶轮在工作过程中，液体从轴向进入，在离心力和惯性的共同作用下，产生一定的动能，流速增大，沿着径向流出。在离心力的作用下，液体被甩向外周，故叶轮中心部位处于低压，泵外的液体在压强的作用下，进入泵体。叶轮在工作过程中，液体不断地被吸入和排出，并且把自身的机械能转化成了液体的动能。通俗地说离心泵的工作过程是吸进来压出去。
叶轮和前级密封环主要失效形式是磨损。当叶轮的外径磨损过量时，会引起配合两者之间间隙的变化，当缝隙过大时，离心泵的效能会急剧下降，并伴有较大的振动、噪音、运动不精确等，故在离心泵的工作期间，要定期修理保养。
因泵体中心的叶轮受到的摩擦磨损力最大，故最容易磨损失效，可选用叫耐磨材料（如耐磨钢或者灰铸铁材质），并且及时更换密封环保证原有的配合要求。若叶轮入口外径磨损较大时，可用堆焊及喷焊修理方法修复。
2 “气缚”和“汽蚀”现象
离心泵运转时，如果泵内没有充满液体，或者是泵在运转过程中，空气扩散进泵体内部，因为空气本身质量很小（相对于泵体内的液体），所以由泵内空气部分在惯性力的作用下所导致的能量就小，故叶轮内部所产生的压强就小，就不能将泵外的液体吸入泵内。这时，虽然叶轮还在运转工作中，但是却不能保证液体的供给，这种出现空转，就叫做“气缚”[2]。
可见“气缚”现象是由于泵内存有气体而不能吸液的现象。没有液体的吸入，当然就没有液体的排出。如果泵安装在液面以上时，在吸入管底部必须安装一个单向底阀。目的是为了不使泵内液体漏掉，以防“气缚”产生。
对于“气缚”现象，只要赶跑泵内空气，使泵内充满液，泵就能恢复正常运行。
最早在1893年，人类首次发现汽蚀现象。尤其是随着生产技术的发展，各种泵体的转速越来越高，“汽蚀”更成为了避无可避的问题。
“汽蚀”现象是指泵体运行过程中，叶轮叶片附近液体的压力过低，当低于其汽化压力时，该液体就会开始汽化，变成蒸汽，在液体中产生了大量气泡。而泵体内的压力分布很不均匀，当随同液体一起进入高压区，在高压区内便被周围高压液体压碎。瞬间内周围的高压液体以极高的速度打向原汽泡所占据的空间，类似于子弹打在这些点上。使叶轮或泵壳出现麻点和小的裂纹。腐蚀学上，由于气泡反复产生和破灭而导致的金属构件内壁局部破坏的现象，称为空泡腐蚀。小的麻点在叶轮的循环工作过程中，会快速的长大，进而导致叶轮或者泵体的失效，我们称之为“汽蚀”。
简单言之，“汽蚀”就是由于离心泵中叶轮内部液体压力分布不均，液体反复汽化和气泡溃灭，从而使泵体失效的现象。当“汽蚀”现象发生时，泵体会表现出明显的震动、较大的噪音，泵的工效也会有明显的下降。
可见“气缚”与“汽蚀”直接导因是不同的。“气缚”是由于泵内存有空气而产生，不会严重损坏泵体。“汽蚀”是由于液体在泵内汽化而产生，会严重损坏泵体。因此在使用中，应严禁“汽蚀”现象的发生。
3 叶轮和导叶结垢现象
离心泵由于其工况条件恶劣和输送介质含固体颗粒介质等特殊颗粒，所以在使用过程中，叶轮和导叶结垢现象无法避免，结垢层会堵塞流道降低泵效和流量。因此，泵体在使用前，必须先除垢。目前主要有手工除垢、机械除垢和化学除垢法。
手工除垢法。主要是借助刮刀、钢丝刷或专用铁钩等比较硬的工具来除锈、除垢。这种方法的优点是方便;但缺点尤为显著：（1）由于泵体内部的复杂结构，该方法不能去除内部的铁锈和结垢层;（2）手工法的劳动强度大，效率低，除垢效果差，且对泵体会有轻微的损伤。因此，此方法不大量采用。
机械除垢法。主要是喷丸或者喷砂。在室温下，借助强硬度很高的且具有较大速度的小弹丸撞击泵体表面，从而达到除油、除锈和除垢的目的，且在表层可形成残余压应力，提高泵体的寿命。但喷丸也有一些缺点：（1）对于泵体内部的死角也很难清理到;（2）打在叶片上容易使叶片产生变形，从而失效。而喷砂除了具备喷丸的优点之外，也能避免这些缺点。但喷砂需要专门的场所，容易产生灰尘。但现在这种情况也基本可以避免了。
化学除垢法。主要是指酸洗或者碱洗，一般两者配套使用，用碱除油，随后用酸除锈。但是对于除垢的能力有所欠缺且会产生危险废弃物，污染环境，应尽量少采用。
综上所述，不同的方法各有其优缺点，可根据各自实际情况选择其中一种方法或者是几种方法混合使用。
参考文献：
[1]孙绪军，李裕茂，马英杰.浅谈多级离心泵的检修与维护[J].2014：17.
[2]刘福玉，刘福磊，孙广军，等.探讨多级离心泵常见故障检测与维修[J].2012：36.
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