前言

 

在当今的工业设施中，将以可靠性为中心的维护作为降低维护成本和运行停机时间的主要方法已变得越来越普遍。这种方法可能会受到阻力，因为大多数石化设施都是在这种维护策略成为优先事项之前建造的。即使在今天，为降低成本而计划的扩建项目也往往对设备的仪表配置不足，从而丧失了有效排除故障和预测问题的能力。对于旋转设备的离心泵，现场仪表有三个用途：

 

1）操作人员通常需要根据现场直接测量的参数做出决策。

2）维护和工程专业人员经常使用仪表来对有问题的设备进行故障排除，以确定故障的根本原因。

3）仪表可以在设备重复出现故障之前预测可靠性差的原因。

 

本文讨论了离心泵应该管理的关键问题/参数，以最大限度地提高可靠性，并建议使用就地压力仪表来帮助进行预测性维护和故障排除。

泵工作点

 

泵的设计是为了达到指定的设计流量和压差/扬程，并在该流量和压差下运行。在最佳效率点（BEP）的10%至15%范围内运行，可使设备最大限度地减少与不平衡内力相关的振动。请注意，偏离BEP的百分比是根据BEP流量来衡量的。如图 1 中的泵曲线所示，泵的运行离BEP越远，可靠性就越差。

 

图1：泵曲线示例

 

泵曲线是设备在未出现问题的情况下的运行规律。可以通过吸入压力和排出压力或流量来预测性能良好的泵的工作点。如果设备发生故障，则必须知道上述所有三个参数，才能判断泵的问题所在。然而，如果不测量上述数值，就很难确定泵是否出现了问题。因此，安装流量计以及吸入和排出压力表至关重要。

在已知流量和压差/扬程后，将二者绘制在图表上。绘制的点很可能靠近泵的曲线。如果是这样，就可以立即确定设备运行时离BEP有多远。如果该点低于泵曲线，则可以确定泵的性能与设计不符，并可能存在某种形式的内部损坏。

如果一台泵经常在其BEP左侧运行，则可能被视为选型过大。一些解决方案包括切割叶轮（切割叶轮似乎解决不了问题，最佳的解决方案是更换一只较小的叶轮 - 泵沙龙注1）、如果安装了变频驱动装置则减慢泵速或减少下游水力限制。

习惯性地在BEP右侧运行的泵可能被认为尺寸过小。可能的解决方案包括增大叶轮直径（仅增大叶轮直径同样解决不了问题，如果空间允许的话，同时还应加大叶轮出口边宽度 - 泵沙龙注2）、提高泵的转速、节流排放阀（如果可以接受较低的流量）或更换设计用于产生更大流量的泵。让泵在接近其BEP 的情况下运行，是保证高可靠性的最佳方法之一。

 

净正吸入压头

净正吸入压头（NPSH）是衡量流体保持液态倾向的一个指标。当NPSH为零时，液体处于其蒸汽压或沸点状态。离心泵的必需净正吸入压头（必需汽蚀余量NPSHr）曲线，定义了防止液体在通过叶轮吸入孔处的低压点汽化时所需的吸入压头。

图2：压力仪表有助于预测性维护和故障排除

可用的净正吸入压头（装置汽蚀余量NPSHa）必须大于或等于 NPSHr，以防止汽蚀 - 汽蚀现象是指在叶轮吸入孔处的低加区形成气泡，然后在高压区气泡剧烈坍塌，导致材料脱落和泵的振动，从而导致轴承和机械密封在其典型生命周期的一小部分内发生故障。在大流量工况下，泵曲线上的 NPSHr 值呈指数增长。

吸入压力表是测量NPSHa的最实用、最准确的方法。NPSHa低有许多不同的原因。然而，最常见的原因是吸入管道堵塞、吸入阀部分关闭以及吸入过滤器堵塞。此外，在泵的BEP右侧运行也会增加泵的NPSHr。可以通过安装吸入压力表并将其布置在操作员便于巡视的地方来识别上游可能出现的问题。

 

吸入过滤器

许多泵都使用吸入过滤器来防止异物进入并损坏叶轮和涡壳。问题是它们会随着时间的推移而堵塞。当它们堵塞时，过滤器上的压降就会增加，从而降低NPSHa。可以在过滤器的上游设置第二个吸入压力表，与泵的吸入压力表进行比较，以确定过滤器是否堵塞。如果两个压力表的读数不相等，则很明显存在过滤器堵塞。

 

密封支持压力监测

 

尽管机械密封并不总是根本原因，但它们被广泛认为是离心泵最常见的故障点。API密封支持管道方案用于保持适当的润滑、温度、压力和/或化学兼容性。维护管道方案对于最大限度地提高可靠性至关重要。因此，必须密切关注密封支持系统的仪表。外部冲洗、蒸汽急冷、密封罐、循环系统和气体面板都应配备压力表。对于密封罐，考虑观察者与仪表的距离。建议在密封罐上使用4.5英寸的压力表，以确保从远处可见。

 

结论

 

调查显示，只有不到 30% 的离心泵安装了吸入压力表。然而，如果没有正确观察和使用数据，再多的仪表也无法避免设备故障。无论是在新项目还是进行改造项目，都应该考虑安装适当的就地仪表，以确保当前和未来的工程师和操作人员有机会对关键设备进行适当的故障排除和预测性维护。