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1、 離心泵與軸封操作維修及故障排除 高廠修護組轉動機械課 田 開 華11.前言:泵浦在煉油石化工廠，是一項非常重要的設備，是輸送各樣原料、 油料的原動力，如果泵浦有故障情況出現，可能會造成工廠停爐， 損失將很慘重，如何避免這種情況出現，除了維修人員須將故障原 因徹底排除外，操作人員亦須依標準操作程序來開、停俥，平時的 巡檢也要確實 ，大家一起合作，發揮團隊精神，才能共創雙贏局面 。2臥式單段離心泵3二 . 基本原理 離心泵， 顧名思義， 就是利用離心力作用 的泵浦，以圓形途徑的運動力量產生離心力，使 液體遠離它所運動的圓形物體中心。利用馬達或汽輪機的旋轉運動，帶動在離心泵泵殼內的葉輪產生旋轉，使
2、通過葉輪中心進口的水，得到快速 旋轉運動而產生離心力，離心力會迫使水通過葉輪的出水口，從泵殼流出，水流出之後，泵殼內成了真空，大氣壓力會迫使水 從泵殼的進口端，繼續進入泵殼中，再經過葉輪的旋轉，一直重複這樣的動作，水就可以繼續不斷的從出水口流出，這就是離心泵的基本原理。 4三. 主要基本構件：1. 泵軸 (shaft) 2. 葉輪 (impeller) 3. 泵殼與軸承箱(casing and bearing housing)4. 軸承 (bearing)5. 機械軸封 (mechanical seal)6. 聯軸器 (coupling)5臥式單段離心泵-16臥式單段離心泵圖形71. 泵軸 ：
3、泵軸是泵浦帶動旋轉的主要元件，由於機械軸封及聯軸器等均安裝在泵軸上，靠聯軸器與馬達或汽輪機的聯軸器連接，產生同步旋轉，因此泵軸的製作非 常重要，必須要考慮到：材質的選擇、調質處理與表面硬化、尺寸的精準度、加工後的直度。 (標準值為0.05mmTIR以內)。Total Indicator Reading8泵軸(shaft)92 .葉輪 ：葉輪是泵浦的心臟，泵浦就是靠葉輪旋轉，將液體以其圓周速度旋轉產生速度能，經渦殼 轉換為壓力能。離心泵浦的流量與壓力大小， 是由葉輪的形狀、大小及轉速來決定。葉輪安 裝前，要做動平衡校正， 標準值依ISO規定G6.3 級以內為合格。10葉輪 (impeller)1
4、1單吸口式葉輪12葉輪有平衡孔13雙吸口式葉輪 14泵軸 (shaft)與葉輪組合後稱為轉子(rotor)準備作動平衡校正 15泵軸與葉輪(轉子)16雙吸口式泵浦-117雙吸口式泵浦-218封閉式葉輪：封閉式葉輪在進口端再加裝耐磨環(wearing ring)，則其流量之漏損可降至最低，對於泵浦效率可以提高很多，因此封閉式葉輪適用於泵送一般液體，使用亦最廣泛。通常於葉輪與泵殼間，各裝有一個耐磨環(wearing ring)兩者之間要有適度的間隙，間隙的多少，除依製造廠家規定外，亦可參考美國石油協會(API)的規定。若間隙過大，漏損量會增加，泵出的流量就會減少，但若間隙過小，則兩耐磨環易產生磨擦
5、，甚至卡死，因此如何選擇確定間隙的多少 ，非常重 要。另外材質、硬度的選擇及溫度因素亦要仔細考慮。19封閉式葉輪：20213 .軸承箱(bearing housing)軸承箱(bearing housing)是安裝徑向軸承及止推軸承的地方， 注意公差尺寸及同心度。防止打滑及振動產生。在止推軸承端蓋，要保持 0.05至0.20mm預留膨脹間隙。31.填料函(stuffing box) 是泵殼的一部分，是防止液體洩漏與氣體進入之處，亦是安裝機械軸封的地方。要注意喉頸軸套 (throat bushing)與機械軸封軸套的尺寸間隙。22轉子裝入軸承箱23泵殼casing24填料函254. 軸承：離心泵
6、的軸承分為： 1.徑向軸承：一般為深溝滾珠軸承，以6為字頭的軸承。如6311、6214等。262 . 止推軸承：為斜角滾珠軸承，以7為字頭的軸承。如7311、7312、7313等。27軸承安裝前須先檢查軸承是否完好，軸承的安裝，不可以敲打 方式安裝，以電力加熱方式安裝為宜，溫度勿超過110，安裝前，要注意軸承內徑與泵軸，外徑與軸承箱的公差尺寸，及各種組 配方式。組配方式依泵浦說明書建議方式為準 一般止推軸承以背對背方式組配 28軸承與泵軸組裝295.機械軸封： 機械軸封最主要的目的是密封液體，並且防止泵送的液體產生洩漏，造成污染及危險。 機械軸封的基本組件有：軸封法蘭、軸套、轉動環、 固定環、
7、保持器、密封元件。 組裝機械軸封，首重清潔，並注意測量轉動 環與固定環間的壓縮量，一般約為35mm。 30機械軸封 (mechanical seal)31軸封法蘭32機械軸封組件33機械軸封Bellow Type346. 聯軸器：聯軸器是將泵浦軸與馬達軸，接合在一起，傳送馬達的動力，帶動 泵浦運轉的一個元件，聯軸器的選擇，必須考慮到額定的扭力能量， 調節兩軸的不對準誤差(misalignment)，即要求兩軸必須完全對準 (alignment)，且幾乎完全同心才可以，平行度與角度偏差應在0.05 TIR以內。由於有不對準的存在以前使用的齒輪式聯軸器(gear coupling) 不對準誤差大已
8、漸漸淘汰，可橈性聯軸器(flexible disc coupling)是最佳 選擇 ，可橈性聯軸器的釸鋼片 (disc) 來吸收不對準的誤差，減少振動 源。若釸鋼片有損壞，就是警訊，必須檢查不對準的誤差是否過大， 或是泵浦、馬達過緊造成。35聯軸器 (coupling)36聯軸器37馬達與泵浦及聯軸器組合38聯軸器釸鋼片39四 . 油杯的作用： 油杯的目的為能適時自動補充潤滑油。 軸承安裝軸承箱內，必須添加適質、適量的潤滑油來潤滑軸承，本廠一般使用R68潤滑油，軸承常因潤滑油有減少或不夠時，會因油量不足而燒毀，除會損壞泵浦外，更有可能造成工安事件，不能輕忽之，因此安裝油杯，使用油杯內的油量，來
9、適時自動補充潤滑油，若油杯的油位調整不適當，或油管有堵塞時，則無法發揮油杯的功能，如何調整油杯的油位，如下：4041油位圖42油位太低或失油 慘狀一43失油慘狀 二44失油慘狀三45五. 泵浦的操作：1.先將軸承箱加入適質、適量的潤滑油，一般使用R68循環機油，油杯、油量需清晰可見，油量保持八分滿為宜。 2. 檢查各項冷卻水、沖洗油、密封蒸汽 是否已打開。 3. 確認馬達轉向在正確方向。 4. 先慢慢打開進口閥，讓泵液進入泵殼內，再打開排氣閥，排氣閥在出口管線上任何點，將泵殼內空氣完全排出，看到泵液流出後，關閉排氣閥，再將進口閥完全打開。並打開出口閥1至2轉。5.啟動馬達 或汽輪機。6.迅速打
10、開出口閥，不可讓泵浦在出口閥關閉下，長時間運轉，並立即察看流量、壓力是否正常穩定，若有不正常，立即停車檢查。467. 軸承溫度，以不超過82C為宜，並測振動值以8mmsec以下為宜。8. 運轉後及平時巡檢，都要查看泵浦的機械軸封是否有洩漏，軸承的溫度及振動值是否合格，出口壓力表指針是否穩定，以及是否有異聲及潤滑油是否足夠或變質，若有不正常，應立即停車檢查，並作應變處理，不要勉強繼續使用，易造成更大故障情況。9.若泵浦是由汽輪機帶動，可以升降轉速來調整流量；若是由馬達帶動，可以關小出口閥來調整流量，或配一旁路以導出泵液，以避免泵浦過熱或泵液產生汽化現象。10.泵浦停車後，須先關出口閥，再立刻關進
11、口閥，最好加裝止迴閥， 以避免泵液倒灌，造成泵浦反轉，反轉易造成泵浦損壞。11.欲泵浦操作順利有四要1.要有充足泵液2.起動前泵殼內的空氣要完全排出3.軸承箱要有適質、適量的潤滑油4.要勤清進口濾網。47六.故障原因及排除：1.機械軸封洩漏 ：（約佔70 ）11 檢查軸封法蘭。 12 檢查軸套。 13 更換全套機械軸封或部份配件。 14 檢查或更換軸封法蘭墊圈。 15 檢查沖洗油管是否堵塞。1-6 檢查密封蒸汽管是否打開。482. 振動：（約佔5 ）21 基礎不堅實或管線變形或螺絲未鎖緊。 22 聯軸器故障。23 兩軸不對準。 24 泵軸直度超出標準值。 25 葉輪破損或有雜物，產生不平衡。
12、26 軸承鬆動或損壞。27 有旋渦真空現象 ( cavitation )。28 進口濾網堵塞或進口量不足。 493.量不足或無量：（約佔5 ）31 泵內空氣未排盡。32 轉向錯誤。 33 進口量不足。 34 進口濾網堵塞。 35 葉輪鬆脫或有堵塞。 36 葉輪耐磨環磨損過多。 37 旁路(by pass)被打開。 38 泵液有汽化現象。 39 轉速不足。 310 相同進口，被另一台吸走。504.出口壓力不足：（約佔5 ） 41 泵內空氣未排盡。42 轉向錯誤。 4 3 進口量不足 44 進口濾網堵塞。 45 葉輪鬆脫或有堵塞。46 葉輪耐磨環磨損過多。47 泵液有汽化現象。48 轉速不足。51
13、5. 軸承故障：（約佔5 ） 51 使用潤滑油號別不合規定。52 潤滑油油量過少或含有水分。53 軸承與軸承箱公差尺寸太緊。 54 軸承箱兩端軸承的同心度不對。 55 兩軸不對準。56 空氣透氣口有堵塞。 526 .異聲：（約佔5 ）61 軸承鬆動或損壞。62 檔油環鬆脫。 63 葉輪耐磨環鬆脫或磨擦。64 有旋渦真空現象cavitation )。7 .馬達易跳車：（約佔5 ）71 馬達或M.C.C.故障。 72 泵浦軸承損壞。 73 泵殼內有機件鬆脫或損壞。 74 泵殼內有雜物卡住葉輪。53七.檢修時應注意事項：1. 檢修前應知所有故障情形，一併檢修。2. 拆卸泵浦時，應檢視滑油狀況，以判斷
14、軸承是否正常。 3. 通知操作人員清潔進口濾網。4. 檢視故障配件，研判故障原因。5. 若有更換軸承，必須清洗軸承箱。6. 組裝及安裝後，要用手慢慢轉動，以檢視是否有鬆緊或卡住。7. 螺絲鎖緊應注意扭力值。54八. 維修人員的檢修觀念：維修人員檢修泵浦，就如同醫生看診病人， 但病人可將病狀告訴醫生，因而可對症下藥，然而，泵浦卻無法將症狀告訴維修人員，只能出現徵兆來表達，如：洩漏、 振動、異聲、無量.等，因此，當有徵兆出現時，應立即停俥檢修，不可有等到用壞了再修的觀念，（操作人員亦要有這種觀念） ，否則很容易將原本簡單的小修工作，變成複雜的大修工作，除增加自己的工作量外，維修成本亦會增加不少。 55維修人員對於故障原因的研判，除要檢視 損壞的備件外，亦要研判可能造成的原因，才能徹底解決故障的原因，否則只是更換備件，故障原因未察，故障情形仍會不斷發生，修不勝修，耗工耗材。泵浦是轉動機械的一種，組裝及安裝中，要時常用手慢慢轉動，以檢視是否有鬆緊現象，可立即重新檢修。檢修工作看似粗魯黑手工作，其實是粗中帶細的精密工作，不但尺寸要精準，注重清潔，安裝要 有技巧，除要依標準作業程序施工外，還要有一次 就要完全修好的觀念，修的好比修的快還重要。 56檢修工作看似粗魯的黑手工作，其實是粗中帶細的精密工作，不但尺寸要精準，注重清潔，而且安裝還要有技巧，除要依作業標除準程
