關(guān)鍵詞：泵設(shè)備 機(jī)械密封 事故預(yù)防
導(dǎo) 讀：
煉化企業(yè)生產(chǎn)過程中，其原料、中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品大多為液態(tài)，為完成這些液體的輸送，泵是必不可少的，泵也是煉化企業(yè)中應(yīng)用最多的設(shè)備之一。泵的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系著生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行，泵的故障可直接中斷生產(chǎn)過程，甚至引發(fā)嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故。
泵在運(yùn)行過程中，其旋轉(zhuǎn)部件，如機(jī)械密封和軸承，都會有不同程度的磨損，當(dāng)磨損達(dá)到一定程度后，就會引起密封失效，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)原料的泄漏。更為嚴(yán)重的是，由于生產(chǎn)工藝的需要，部分生產(chǎn)原料為高溫易燃液體，一旦發(fā)生泄漏，將引發(fā)嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故。
機(jī)械密封失效原因分析
1.泵軸承工作原理分析
滾動(dòng)軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。內(nèi)圈與外圈之間裝有若干滾動(dòng)體，通過保持架使?jié)L動(dòng)體保持一定間隔，進(jìn)行圓滑的滾動(dòng)。使用時(shí)，內(nèi)圈裝在軸頸上，外圈裝在軸承孔內(nèi)，通常是內(nèi)圈隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈固定。滾動(dòng)體是滾動(dòng)軸承的核心元件，當(dāng)內(nèi)、外圈相對轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體在其間運(yùn)動(dòng)。內(nèi)、外圈多為凹槽形，以降低接觸應(yīng)力并限制滾動(dòng)體軸向移動(dòng)。保持架將滾動(dòng)體均勻隔開，以避免滾動(dòng)體之間直接接觸，減少發(fā)熱和磨損。
軸承在實(shí)際運(yùn)行過程中，可發(fā)生破碎、斷裂、剝落等多種故障，使泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)性能下降，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致泵設(shè)備停止運(yùn)行。
2.機(jī)械密封工作原理分析
在填料箱內(nèi)的泵軸上裝有傳動(dòng)座，傳動(dòng)座用傳動(dòng)螺釘固定在泵軸上，在推環(huán)與傳動(dòng)座之間裝有大圓柱彈簧，推環(huán)壓緊動(dòng)環(huán)密封圈，動(dòng)環(huán)上開有導(dǎo)向槽，傳動(dòng)座的導(dǎo)向杈深入其中，使推環(huán)與動(dòng)環(huán)隨傳動(dòng)座同步轉(zhuǎn)動(dòng)。由于防轉(zhuǎn)銷的作用，靜環(huán)不會轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)環(huán)在彈簧力的作用下與靜環(huán)貼緊形成密封斷面。泵工作時(shí)動(dòng)環(huán)上作用的液體壓力使動(dòng)環(huán)進(jìn)一步貼緊靜環(huán)，并在密封端面內(nèi)形成一層極薄的液膜，從而達(dá)到良好的密封效果。
3.機(jī)械密封失效原因分析
機(jī)泵組在長期運(yùn)行過程中，泵軸承不可避免地會出現(xiàn)磨損，當(dāng)磨損到一定程度后，泵軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)性能下降，不能正常旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致泵軸偏離中心位置。但是，由于與泵配套的電機(jī)功率較大，泵軸承故障后，電機(jī)仍以高功率拖動(dòng)泵軸快速旋轉(zhuǎn)，由于此時(shí)機(jī)械密封已處于不正常運(yùn)行狀態(tài)，各接觸部位出現(xiàn)不平衡磨損，最終導(dǎo)致機(jī)械密封失效，進(jìn)而引發(fā)高溫油料泄漏事故。
機(jī)械密封失效事故的防范
根據(jù)以上分析可知，機(jī)械密封失效的誘發(fā)因素多為泵軸承出現(xiàn)故障。泵軸承出現(xiàn)故障后，大功率電機(jī)拖動(dòng)故障軸承高速旋轉(zhuǎn)，使機(jī)械密封過度磨損而失效。因此，為有效防范機(jī)械密封失效事故，應(yīng)從如下兩方面入手。
1.軸承監(jiān)測
滾動(dòng)軸承在運(yùn)行過程中由于本身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工裝配誤差、軸承故障等內(nèi)部因素，以及傳動(dòng)軸上其它零部件的運(yùn)動(dòng)、應(yīng)力等外部因素共同作用下，會產(chǎn)生各種振動(dòng)，其振動(dòng)類型大致可分為3類：
①與軸承變形有關(guān)的振動(dòng)；
②與軸承加工有關(guān)的振動(dòng)；
③與軸承故障有關(guān)的振動(dòng)。
其中，與軸承故障有關(guān)的振動(dòng)反映了軸承的損傷情況，因此，可通過監(jiān)測軸承的振動(dòng)情況判斷軸承的故障狀態(tài)。
軸承振動(dòng)的監(jiān)測目前主要有定期檢測和在線監(jiān)測兩種方式。定期檢測大多根據(jù)一定的檢測周期，人工定時(shí)檢測。這種方法存在一定的弊端，當(dāng)軸承出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。為隨時(shí)監(jiān)測軸承的振動(dòng)情況，及時(shí)掌握軸承的運(yùn)行狀況，宜采用在線監(jiān)測方式。
軸承振動(dòng)在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件部分主要由傳感器單元、變送器單元、數(shù)據(jù)傳輸中繼器單元、數(shù)據(jù)接收器與監(jiān)控主機(jī)5部分組成。
傳感器單元是獲取軸承振動(dòng)參數(shù)的直接傳感元器件，軸承振動(dòng)信號轉(zhuǎn)換為電信號，實(shí)現(xiàn)軸承振動(dòng)狀態(tài)的感知。
變送器單元可以對振動(dòng)加速度信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換及FFT變換等，得到速度、位移、品質(zhì)因數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)，并以無線方式上傳至收集器、監(jiān)控主機(jī)。
收集器單元通過接收來自變送器單元的數(shù)據(jù)并發(fā)送給數(shù)據(jù)接收器單元或下一級數(shù)據(jù)傳輸中繼器單元，設(shè)置中繼器單元主要是考慮煉化企業(yè)廠區(qū)較大，通信距離較遠(yuǎn)且障礙物較多，為保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效傳輸而設(shè)置。收集器和中繼器單元可用太陽能電池板、配合可充電鋰電池供電，并設(shè)置較大的發(fā)射功率。
接收器單元通過無線方式接收來自數(shù)據(jù)傳輸中繼器單元的數(shù)據(jù)并通過串口發(fā)送給監(jiān)控主機(jī)由計(jì)算機(jī)顯示、分析數(shù)據(jù)。
監(jiān)控主機(jī)主要用于接收、分析、顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)軸承狀態(tài)監(jiān)測、統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)警建議等功能。監(jiān)控主機(jī)可根據(jù)收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)與用戶設(shè)置的閾值進(jìn)行對比，若超出用戶設(shè)定的范圍，將進(jìn)行聲光、短信等預(yù)警，同時(shí)根據(jù)用戶需要對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行專家診斷，分析軸承故障，提供維修依據(jù)。
2.基本組聯(lián)鎖控制
機(jī)泵組聯(lián)鎖控制的作用是軸承出現(xiàn)嚴(yán)重故障后，使機(jī)泵組及時(shí)停車，防止機(jī)械密封過度磨損而失效。但由于煉化企業(yè)生產(chǎn)工藝的連續(xù)性較強(qiáng)，單套機(jī)泵組不能隨意停車，因此機(jī)泵聯(lián)鎖控制應(yīng)配合生產(chǎn)裝置的安全停車系統(tǒng)或根據(jù)生產(chǎn)管理人員的調(diào)度使用。
軸承在過度磨損或故障后，其內(nèi)圈和外圈之間的摩擦轉(zhuǎn)矩和溫度會顯著升高。此外，軸承嚴(yán)重故障后，其旋轉(zhuǎn)性能顯著下降，泵設(shè)備的輸送能力也可能同步降低，造成泵的出口壓力也將降低。因此，可考慮將軸承內(nèi)圈和外圈之間的摩擦轉(zhuǎn)矩、軸承溫度、泵出口壓力3個(gè)參數(shù)作為機(jī)泵聯(lián)鎖控制的控制信號。
在機(jī)泵聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中，摩擦轉(zhuǎn)矩傳感器采集軸承內(nèi)圈與外圈之間的摩擦轉(zhuǎn)矩信號，溫度傳感器采集泵軸承的溫度信號，壓力傳感器采集泵出口的壓力信號，3個(gè)傳感器將各自采集到的信號分別傳送到主控制器。主控制器將采集到的信號參數(shù)與預(yù)先設(shè)定的閾值參數(shù)比較，若滿足啟動(dòng)條件，則向電機(jī)控制人員發(fā)送預(yù)警信號。主控制器的啟動(dòng)條件可設(shè)定為：摩擦轉(zhuǎn)矩過大、溫度過高、出口壓力過小。為保證動(dòng)作可靠，3個(gè)傳感器采集的參數(shù)中有任意2個(gè)或2個(gè)以上滿足啟動(dòng)條件時(shí)，主控制器都應(yīng)發(fā)出預(yù)警信號。
