延長(zhǎng)石油碳?xì)溲芯恐行牟捎妹绹?guó)KBR公司輸運(yùn)床氣化技術(shù)及自主開(kāi)發(fā)的二段轉(zhuǎn)化技術(shù)建設(shè)了一套100t/天的中試裝置，該技術(shù)主要由輸運(yùn)床氣化系統(tǒng)和二段轉(zhuǎn)化系統(tǒng)組成，解決了常規(guī)流化床氣化中的焦油殘留、甲烷含量偏高、碳轉(zhuǎn)化率偏低的問(wèn)題，合成氣產(chǎn)量高、質(zhì)量好。同時(shí)，該技術(shù)具有處理原料范圍廣、單臺(tái)氣化爐處理能力大、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。該中試裝置分為三個(gè)工段，分別為制粉工段、氣化工段及凈化工段。凈化工段的主要作用為對(duì)產(chǎn)生的合成氣進(jìn)行降溫、濾去粗合成氣中飛灰及脫出合成氣中的鹵素及酸。該工段洗滌塔塔底循環(huán)泵為大連帝國(guó)產(chǎn)的高溫分離B型屏蔽泵，該泵的軸承采用碳化硅材質(zhì)，該泵在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)軸承、軸套、推力盤(pán)破裂現(xiàn)象，影響裝置的正常運(yùn)行。
　　1　屏蔽泵結(jié)構(gòu)及主要故障
　　屏蔽泵是用同一根軸將電機(jī)的轉(zhuǎn)子與泵的葉輪固定在一起的，然后用屏蔽套將這一組轉(zhuǎn)子屏蔽。電機(jī)的定子圍繞在屏蔽套的四周，屏蔽套是由不銹鋼金屬制成的，因此可以通過(guò)磁場(chǎng)傳遞給轉(zhuǎn)子，整個(gè)轉(zhuǎn)子在泵送液體中轉(zhuǎn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　被輸送液體由泵的吸入口進(jìn)入泵腔，在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪作用下，液體能量增加，從泵的排出口排出，在泵排出口引入輸送液體的(1%～3%)作潤(rùn)滑與冷卻使用。
　　循環(huán)液有兩個(gè)流向，分別為:循環(huán)液流向一：泵排出口小孔－夾套式冷卻循環(huán)管－RB型端蓋－付葉輪－定子屏蔽套與轉(zhuǎn)子屏蔽套的間隙－前側(cè)軸承與前側(cè)軸套之間的間隙。
　　循環(huán)液流向二：付葉輪－后側(cè)軸承與后側(cè)軸套之間間隙－軸端中心孔。連接體上的傾斜小孔將葉輪產(chǎn)生的高壓傳入電機(jī)室，防止付葉輪產(chǎn)生汽蝕。

　　在KSY裝置第四次開(kāi)車(chē)運(yùn)行初期，點(diǎn)動(dòng)屏蔽泵(411－JA)發(fā)現(xiàn)電機(jī)超流，泵未啟動(dòng)。點(diǎn)動(dòng)(411－JB)，泵啟動(dòng)正常，但在泵運(yùn)行約24h后，停泵后再次啟動(dòng)，發(fā)現(xiàn)該泵無(wú)法啟動(dòng)。在對(duì)屏蔽泵(411－JA)檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)軸承、軸套、推力盤(pán)、轉(zhuǎn)子、定子表面存在大量焦油和固體顆粒。同時(shí)在拆卸過(guò)程中，滑動(dòng)軸承粘結(jié)在軸承座里，很難將其取出，取出后發(fā)現(xiàn)軸承、軸套、推力盤(pán)均存在不同程度的裂紋;在對(duì)屏蔽泵(411－JB)檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)定子與轉(zhuǎn)子顏色變?yōu)榧t色，軸承、軸套、推力盤(pán)上存在少量的焦油和固體顆粒，檢查泵入口過(guò)濾器，發(fā)現(xiàn)入口過(guò)濾器存在大量的焦油和固體顆粒。同時(shí)，檢查發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)泵的轉(zhuǎn)子與定子表面均出現(xiàn)輕微劃痕。
　　2　屏蔽泵故障分析
　　2．1工藝介質(zhì)的影響
　　屏蔽泵(411－JA/B)輸送的介質(zhì)為洗滌塔塔底堿液，經(jīng)過(guò)氣化反應(yīng)生產(chǎn)的合成氣在堿洗塔內(nèi)進(jìn)行洗滌，主要用于脫出合成氣中的鹵素。由于前工段未能達(dá)到設(shè)計(jì)值，反應(yīng)生成的焦油未能全部熱解，同時(shí)，旋風(fēng)分離效果不理想，未能將合成氣中的固體顆粒有效分離，使得洗滌塔底部沉積了焦油和砂子。沉積的焦油和砂子通過(guò)塔底出口管線法蘭與泵的入口管線連接，使?jié)崈舳炔桓叩膲A液進(jìn)入泵內(nèi)。屏蔽泵是通過(guò)在排出口引入少量的輸送液體(1%～3%總流量)作為潤(rùn)滑和冷卻使用。依次對(duì)后軸承進(jìn)行潤(rùn)滑冷卻，然后再通過(guò)轉(zhuǎn)子與定子的間隙進(jìn)行冷卻，再對(duì)前軸承進(jìn)行冷卻。最后經(jīng)葉輪平衡孔回流到葉輪回眼口。如果輸送介質(zhì)含有雜質(zhì)，潔凈度不夠，一方面使入口過(guò)濾器堵塞，泵的入口流量小于泵設(shè)計(jì)的最小流量，使得介質(zhì)在泵內(nèi)氣化，或泵入口沒(méi)有流量，泵出現(xiàn)干轉(zhuǎn)現(xiàn)象。如泵(411－JB)，轉(zhuǎn)子與定子出現(xiàn)紅色，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒壞。另一方面可能出現(xiàn)循環(huán)管堵塞，使得潤(rùn)滑和冷卻效果下降，如果含有固體顆粒容易使轉(zhuǎn)子與定子出現(xiàn)明顯劃痕，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和定子失效，同時(shí)電機(jī)燒壞。因此屏蔽泵在運(yùn)行時(shí)一定要保證輸送介質(zhì)干凈，同時(shí)入口流量必須大于泵設(shè)計(jì)時(shí)的最小流量。

　　對(duì)于屏蔽泵(411－JA)在點(diǎn)動(dòng)時(shí)未能啟動(dòng)，檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承、軸套、推力盤(pán)、轉(zhuǎn)子、定子表面存在大量焦油和固體顆粒，軸承與軸承座粘結(jié)在一起，無(wú)法拆下，通過(guò)蒸汽加熱的方法才將軸承拆下。通過(guò)以上現(xiàn)象可以判斷，泵輸送介質(zhì)的潔凈度不高是引起軸承破裂的主要原因;對(duì)于(411－JB)泵軸承、軸套、推力盤(pán)上存在少量焦油，軸承并未與軸承座粘結(jié)在一起，但是拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn)整個(gè)轉(zhuǎn)子顏色發(fā)紅，入口過(guò)濾器存在大量的砂子，過(guò)濾器堵塞，可以判斷出(411－JB)軸承破裂的原因?yàn)楸瞄L(zhǎng)時(shí)間在小流量下運(yùn)行，并使得部分堿液氣化，泵干轉(zhuǎn)運(yùn)行，使得轉(zhuǎn)子表面發(fā)紅。

　　2．2軸承材質(zhì)的影響
　　該泵的軸承為滑動(dòng)軸承，其材質(zhì)選用碳化硅，碳化硅屬于陶瓷，是以泥沙為主的SiO2，具有優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕、耐磨、耐高溫性能及硬度高、自潤(rùn)滑性能好、抗高溫蠕變、摩擦系數(shù)小、導(dǎo)熱系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，其根據(jù)燒結(jié)方式的不同，可以分為高壓燒結(jié)、無(wú)壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)三種，無(wú)壓燒結(jié)碳化硅以其高耐磨性和低摩擦系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在屏蔽泵中得到廣泛應(yīng)用。但碳化硅的硬度高，致使其沖擊韌性相對(duì)較低，在沖擊和振動(dòng)工況下，軸承容易破裂。屏蔽泵在啟動(dòng)或停止時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的軸向力。屏蔽泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪的前后蓋板所受壓力不平衡而產(chǎn)生軸向力，通過(guò)轉(zhuǎn)子作用在軸承上，同時(shí)由于軸承與軸套之間、轉(zhuǎn)子與定子間隙存在焦油和固體顆粒物，使軸承與軸套、轉(zhuǎn)子與定子粘結(jié)在一起，因此啟動(dòng)時(shí)，受到的軸向力超過(guò)設(shè)計(jì)允許的軸向力，使得軸套破裂。雖然碳化硅材質(zhì)具有化學(xué)腐蝕、耐磨、耐高溫性能及硬度高、自潤(rùn)滑性能好、抗高溫蠕變、摩擦系數(shù)小、導(dǎo)熱系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于其沖擊韌性較低，在該工況下對(duì)于輸送的含有焦油及固體顆粒、PH值呈弱堿性的介質(zhì)，碳化硅材質(zhì)的軸承不能滿足的需求。
　　3　處理措施
　　3．1調(diào)整工藝系統(tǒng)
　　經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析，可以通過(guò)以下方法來(lái)確保工藝介質(zhì)的潔凈度及入口流量：
　　(1)調(diào)整前系統(tǒng)的工況，盡量減少前系統(tǒng)帶來(lái)較多的焦油和固體顆粒。
　　(2)改變塔底出口管線位置，從塔底側(cè)部將管線引出與泵的入口管線相連，使固體顆粒沉積在塔底部，同時(shí)將泵入口管線的尺寸由DN40的換為DN50的，保證泵的入口流量。
　　(3)在泵的循環(huán)管線上增加過(guò)濾器，同時(shí)要確保增加過(guò)濾器后潤(rùn)滑和冷卻液的流量。

　　3．2更換軸承材質(zhì)
　　石墨材料可以通過(guò)浸漬樹(shù)脂來(lái)提高材料的物理、機(jī)械性能，由于軸承的基體為石墨，就決定了軸承具有一定的自潤(rùn)滑性能，較小的摩擦系數(shù)，石墨軸承通過(guò)壓制而成，浸漬樹(shù)脂后，形成微孔性結(jié)構(gòu)，提高了軸承的抗沖擊韌性和抗折性。因此可以將軸承材質(zhì)更換為浸漬石墨材質(zhì)，以確保其抗沖擊韌性的能力。
　　4　處理效果
　　通過(guò)調(diào)整工藝系統(tǒng)及更換塔底出口管線位置，使得屏蔽泵入口過(guò)濾器的固體顆粒及焦油含量明顯降低，泵的入口流量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)的最小流量，使泵入口流量的調(diào)節(jié)范圍更廣；在泵循環(huán)管線上增加過(guò)濾器使泵的自潤(rùn)滑介質(zhì)的潔凈度明顯提高，運(yùn)行一段時(shí)間后，對(duì)泵拆解檢查，泵轉(zhuǎn)子與定子的劃痕明顯減少;更換軸承材料后，泵的啟動(dòng)電流降低，運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)減小。
　　5　結(jié)語(yǔ)
　　屏蔽泵適用于輸送易燃、易爆、具的所有化工液體，但輸送介質(zhì)必須干凈，這樣才能夠保證泵的正常運(yùn)行。通過(guò)以上改造措施，目前泵運(yùn)行工況良好，能夠保證裝置的正常運(yùn)行，同時(shí)提高了軸承的使用壽命，較少了備品備件的采購(gòu)周期。確保試驗(yàn)的順利進(jìn)行。