化工泵在高温环境下如何稳定运行

一、核心挑战分析

材料性能劣化：高温会导致金属材料的屈服强度、弹性模量下降，可能发生蠕变；非金属部件（如O型圈、垫片）会加速老化、软化或硬化开裂。

热膨胀与不对中：泵体、叶轮、轴等部件因热膨胀系数不同而产生不均匀膨胀，导致转子与定子摩擦、轴承过载、对中失效。

润滑与冷却困难：

轴承：润滑油/脂的粘度随温度升高而急剧下降，失去润滑能力，导致轴承烧毁。

机械密封：动、静环的端面需要冷却和润滑，否则会因干摩擦而迅速失效。

汽蚀风险增加：高温液体的饱和蒸汽压升高，更容易发生汽蚀，损坏叶轮并降低效率。

介质特性变化：某些化工介质在高温下可能结焦、聚合、结晶或产生腐蚀性更强的副产物。

二、关键技术与解决方案

1. 材料选择与制造工艺

过流部件（壳体、叶轮、轴套）：选用抗高温、高强度合金钢，如铬钼合金钢（ASTM A217 Gr. WC9, C12A）、不锈钢（316H, 317L, 哈氏合金C276）或镍基合金（Inconel 625）。这些材料在高温下能保持良好的力学性能和抗腐蚀性。

轴：须选用高温下抗蠕变性能优异的材料，并进行精密加工和热处理，确保刚性。

密封件：

机械密封：动、静环需选用热变形小、自润滑性好的材料，如碳化硅（SiC）、反应烧结碳化硅、硬质合金（YG6）或填充聚四氟乙烯（PTFE）。

紧固件：使用高温合金螺栓（如Inconel 718）和匹配的抗高温垫片（如柔性石墨复合垫）。

2. 正确的选型与安装

裕量选择：不要将泵的额定温度卡在限度值上。应选择工作温度有合理裕量的泵型。

汽蚀余量：仔细计算NPSHa（有效汽蚀余量），确保其远大于泵的NPSHr，以应对高温下蒸汽压升高的问题。需要时提高吸入罐液位或降低泵的安装高度。

准确对中：在冷态下进行电机与泵的准确对中。考虑到热态下的膨胀，可能需要预置一定的对中偏移量（热态对中计算）。

管路支撑：高温管道须有独立的支架，严禁将管道重量和热应力传递到泵体上。

3. 运行监控与维护

启动前预热：对于大型高温泵，启动前须进行预热（如使用低压暖泵），使泵体均匀升温，避免因温差过大产生热冲击和变形。

监测关键参数：运行中持续监控轴承温度、密封腔压力/温度、泵体振动和噪音。设置报警和联锁停机值。

定期维护：

定期检查并更换抗高温润滑油/脂。

按照制造商建议的周期检查机械密封和辅佐系统（如Plan 53A的压力罐液位）。

检查所有高温密封件和垫片的完好性。

建立详细的设备档案，跟踪材料老化和性能变化趋势。

总结

要让化工泵在高温环境下稳定运行，须从 “选、设、造、装、运、维” 六个环节通盘考虑：

选对材料：抵抗高温腐蚀和强度下降。

设计先行：重点解决热膨胀和冷却问题。

制造精良：确保关键部件的精度和可靠性。

安装规范：重视冷态对中和管路隔离。

运行科学：执行预热程序，严密监控。

维护到位：建立针对高温环境的预防性维护体系。