大功率离心泵故障诊断与排除申化化学有限公司（江苏226009）黄盘明叶轮、更换安全阀型号和增大泵出口旁路自力式调节阀通径等措施，彻底解决了消防泵起动、运行时的振动，管道伸缩器漏水，电动机跳停（电动机功率偏小）等问题，为SBR生产装置消防系统提供可靠的消防水。

　　一、前言申化化学有限公司10万t/a丁苯橡胶（SBR）装置，采用美国高质泵公司（GOULDS）两台12―22双吸式离心泵和一台SV16型立式多级离心栗作为装置的消防供水泵和稳压泵。

　　消防水系统如所示。

　　在工程建设的安装调试阶段，消防栗出现了以下几方面的问题。

　　泵起动时，出口管道产生较大位移，引起泵体位移变形，危及消防泵运行安全；同时泵前后伸缩器超行程位移，引起伸缩器填料失效喷水。

　　消防泵扬程、流量超过设计值，易引起消防水系统泄漏和安全阀动作，稳压泵起动频繁，维修工作量大。

　　消防泵出口安全阀动作时，消防泵、阀门及消防水管网振动严重。

　　现场大量使用消防水时，消防泵电动机因电流超载而停机，危及生产装置消防安全，成为装置消防系统大隐患。

　　由于上述问题的存在，消防泵不能长时间可靠、稳定运行，不能提供连续、可靠的消防水，存在严重消防设施隐患。为此，对消防泵及消防水系统进行充分分析、研究，找到了故障原因，并采取措施排除故障，满足装置的消防需求。

　　二、故障诊断及排除本公司的消防水系统设有两台消防泵（一台为电驱动泵，一台为电、柴油双驱动泵），一台稳运行与维修压泵，其工作原理为：当消防水系统压力下降至0.8MPa，自动起动稳压泵；压力上升至1.05MPa，自动切停稳压泵；当消防水系统压力下降至0.7MPa，自动起动电动消防泵；当消防水系统压力下降至0.6MPa，自动起动电、柴油双驱动泵；当消防泵供电系统发生故障或停电，消防水系统压力又下降至0.6MPa，自动起动柴油机，驱动消防泵供水。消防泵起动后，均需人工停泵，以确保消防用水。

　　本公司消防泵为美国GOULDS公司产品，型号3415，规格10x12―22，叶轮尺寸22in（lin=25.4mm，下同），栗转速1836r/min，电动机功率597kW，三相四极电动机，电压6000V，额定电流70A. m；消防泵实际能力：0=1380m3/h，为减少消防泵起动时的水冲击力影响，原设计在泵进出口管道均设置填料函式伸缩器。但在消防泵试车时发现：泵起动时，泵出口管道受水力作用产生很大轴向力，而伸缩器后管道支架为弹簧推力管架，允许管道轴向位移；令伸缩器前的管道支架为滑动导向管架，也允许管道轴向位移。因此，伸缩器受轴向拉力作用而伸长。

　　由于伸缩器超行程伸长，使其填料密封失效漏水。同时，受泵出口管道轴向推力之反作用力影响，使消防泵产生较大位移变形，泵的位移变形危及设备运行安全，受泵位移影响，泵人口伸缩器也产生轴向伸缩，易引起伸缩器填料漏水。

　　根据上述情况，在泵出口选用有位移限制拉杆的波纹管膨胀器（25TBSK450X4―F），限制泵出口管线的位移量；同时，在泵出口（膨胀器前）增加可靠的固定管架，解决起动时消防泵受水力作用产生的位移问题，并解决了膨胀器超行程伸长漏水问题。

　　（1）为解决消防泵扬程、流量偏大，电动机功率偏小问题，经研究、计算，决定通过切割叶轮方式来解决。

　　根据国家相关消防设计法规，经原设计单位计算，请示省消防主管部门同意，消防泵运行参数按SBR装置消防大需水量进行调整：泵额定流量仍根据离心泵的相似理论，离心泵的流量、扬程、转速、功率和叶轮直径之间的关系如下：按泵流量计算/>2 =21.73"，根据原栗性能曲线，再考虑一定的水力损失和其他因素，取新叶轮尺寸为20〃（为保护柴油机，将电、柴油机双驱动泵转速设定为1780r/min，因此该泵叶轮直径定为21"），以降低消防泵运行时的流量、扬程和电动机负荷，确保消防设备运行安全。

　　叶轮切割后的两台消防泵性能测试数据如表1、表2所示，叶轮切割前，因电动机常超载跳车，无法进行泵性能测试。测量用流量计为超声波流量计，扬程未计泵吸入口压力，泵转速用红外线测速仪测量，测压元件为普通弹簧管压力表表1电动消防泵性能测试数据表（20in）泵人口压力粟出口压力扬程流量粟有效功率电压电流赵动机输出功率/kW（2）根据性能测试数据，绘制两台泵新的性能曲线图，如所示，推算电动泵存/1=1S44运行与维修bookmark4 =丨05m条件下的流量为1280m3/h，电、柴油机双驱动栗在ra= 105m条件下的流量为1270m3/h（柴油引擎额定转速为1750r/min，额定高转速为1900r/min，常设转速1790r/min）。叶轮切割后的消防泵基本达到预定目标（按离心泵之比例定律理论，双驱动系在叶轮尺寸为210mm，转速为1844r/min扬程为105m时流量为1315.7m3/h）。

　　消防泵性能测试曲线（叶轮切割后）表2电、柴油引擎双驱动泵性能测试数据表（21in）泵转速泵入口泵出口扬程流量泵有效压力/MPa功率/kW根据性能测试数据，在泵额定扬程105m，转速不变的情况下，电动栗叶轮尺寸由22in切割为20in（栗转速为1844r/min）后，泵实际流量比额定流量330m3/h）少50mVh，减少量为额定流量的3.8；电、柴油机双驱动泵叶轮由22in切割为21in（泵转速为1780r/min）后，泵实际流量比额定流量（1330m3/h）少60m3/h，减少量为额定流量的4.5.再考虑压力和流量测量误差，消防泵出水量在误差允许范围内。

　　通过消防泵叶轮切割，调低消防水系统压力后，系统内的消防器材故障明显减少，提高了消防系统设施的可靠性。

　　另消防泵叶轮切割后，明显降低了泵运行时的电动机载荷，解决了电动机功率配置偏小的问题（叶轮未切割前，栗实际扬程为130m，流量为1380m3/h，电动机电压为6000V，额定电流为70A，负荷已略超过电动机额定功率597kW（实测电流约为69））。叶轮切割后，在极端条件下，消防泵需求功率也达不到电动机的额定功率，可以长时间连续、稳定运行（根据测试数据计算泵在扬程为76.48m，流量为1570m3/h情况下，需求功率也只有为538.5kW（已含各种损耗）。

　　在消防泵叶轮切割前，消防泵出口安全阀设定压力为1.35MPa.当时，消防泵运行时消防水系统压力常常超过1.35MPa，引起泵出口安全阀频繁动作，且安全阀动作时，消防泵及出口管道产生剧烈振动，严重威胁消防泵运行。针对此现象，查找安全阀有关资料，发现安全阀设计选型错误（原设计选用了全启式安全阀）。将安全阀型式更换为渐启式安全阀，并结合叶轮切割，将安全阀设定压力调整为1.20MPa.安全阀换型后，当消防水系统超压时，安全阀动作平稳，消防泵及出口管线不再振动。

　　为防止消防泵长时间小流量运行，将泵出口旁路自力式调节阀（PRV）尺寸由3in增大到6in，流量由125m3/h增加到900m3/h，调节阀设定压力由1.3MPa调整为1.1MPa.当消防水系统压力超过1.1MPa时，自力式调节阀动作排水，使泵维持一定的流量，保护消防泵运行。

　　消防泵经叶轮切割、配管修改、安全阀改型、自力式调节阀增大等方面改善后，设备投人正常运行三年以来，消防泵及消防水系统运行平稳，再没有发生装置试车时出现的问题，彻底消除了消防隐患，为SBR装置运行提供了可靠的消防保