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摘 要：屏蔽泵广泛应用于化工行业中，在多晶硅生产输送氯硅烷介质的机泵中98%采用的是屏蔽泵，在实际生产中由于颗粒物、气蚀等问题经常发生故障，本文就屏蔽泵在多晶硅行业中应用的优势、常见故障及措施进行讨论。
关键词：多晶硅；屏蔽泵；应对措施
Abstract： shielding pump is widely used in chemical industry， in the polysilicon production chlorosilane medium conveyor is 98% used in pump shield pump， because the particles in the actual production， the problem such as cavitation failure occurs frequently， in this paper， the shielding pump in the applications of polysilicon industry advantage， common failures and measures are discussed.
Keywords： polysilicon； Shield pump； Response
一、前言
多晶硅生产中主要物料是三氯氢硅，四氯化硅、二氯二氢硅，它们均属于有毒有害、易燃易爆介质，生产过程中必须保证无泄漏、物料洁净、禁油，为了有效控制泄漏率，目前多晶硅行业中所有氯硅烷介质均输送均采用屏蔽泵进行输送。由于具有全密封内循环、自润滑的特性使得它在多晶硅领域有着得天独厚的优势，但随着多晶硅生产规模扩大设备数量增多，功率逐渐增大，工况较以往小规模精细生产时有所恶化，故障率呈上升趋势。目前估算一个1.2万吨/年多晶硅项目使用屏蔽泵约150台左右，投资接近1400万元，无论是从在生产环节的重要性还是投资上说，对它的研究在多晶硅生产中都有着重要意义。
二、屏蔽泵在多晶硅生产中的优势
1、屏蔽泵所有密封面均采用静密封全密封内循环形式，这样的结构保证了工艺物料的零泄露。多晶硅生产中的主要原料均为易燃、易爆物质，尤其是二氯二氢硅沸点仅8.2℃，见空气将会发生爆炸、燃烧的现象，采用静密封方式即使设备在发生故障时可及时采取撤料、置换的方式处理物料，不会造成物料的跑、冒、滴、漏现象，给安全生产提供了最基本的保障。
2、多晶硅生产对原料三氯氢硅洁净要求很高，要生产高品质电子级多晶硅需要将原料洁净度控制在12N以上，屏蔽泵采用输送物料为润滑介质的形式有效的防止了输送中引入外界的Fe、C、B、P等杂质。
3、屏蔽泵轴承采用SIC轴承，材质具有硬度高耐磨，自润滑性好等特点，再通过外接洁净物料强制润滑后能输送含细硅粉固体颗粒物2%的氯硅烷，与磁力泵等无泄漏泵相比更适合多晶硅工艺。
三、常见故障及应对措施
（一）操作流量与设计流量不符造成轴承磨损
由于屏蔽泵采用输送物料作为轴承润滑的介质，当用阀门调节的出口流量低于设备设计最小流量Qmin时或大于Qmax时屏蔽泵轴承都将无法获得足够的物料进行润滑，轴承散热效果将变差，进一步将会引起介质气化，导致前、后轴承磨损、破裂。此类故障一是由于技術人员在进行屏蔽泵设计选型时会考虑后期提产的可能而增大余量，在实际生产时实际设备不需那么大的量；二是系统负荷未增加到额定值时不需要正常开车时那么大的流量；三是现场出口管路配管与设备不符合，阀门稍微开启设备就超过额定流量。这类故障常发生在不带反向环流设备上，主要依靠选型参数与现场检测流量进行核对比较的方式排查，设备运行流量在设计流量60%以下或110%以上工作时发生故障的概率就比较大了。此类故障的避免一是需要依靠合理选型避免设备在小流量工况下运行，二是在已安装完毕的设备需要通过在出口管路增加旁路回流保证出口最小流量，三是在设备出口安装限流孔板防止超流量运行。
2、设备调试时介质气化造成轴承损坏
由于多晶硅生产中氯硅烷沸点均低于57.3℃，屏蔽泵在初次进料或检修完毕进料当温差较大时物料会在设备中气化，此刻开启设备由于不易将气体排出将造成气缚，严重时引起轴承损坏，因此建议设备进料后静置30分待物料温度稳定后再开启设备，调试中尽量不要频发启停，如必须启停中间间隔时间至少15分钟以上，同时为了应对二氯二氢硅介质（沸点8.2℃）易气化的特点应采用增加诱导轮方式避免气蚀。
3、细硅粉颗粒物磨损
随着多晶硅中还原炉体积变大，在36对棒以上的还原炉生产中由于热场分布不均匀导致三氯氢硅雾化为硅粉的现象，大量细硅粉随着尾气管路进入CDI、提存系统，同时冷氢化系统中也有未完全反应的硅粉随着三氯氢硅进入系统现象。硅粉硬度达到莫氏7，对轴、轴承、叶轮有着很大的磨损，生产中常见磨损有两种：一种为细硅粉磨损，一般出现在粗馏系统中，输送含硅粉物料3-5个月泵轴将出现偏磨，最大可到1mm，造成轴承间隙过大、震动超标甚至轴承磨损，屏蔽套磨穿；第二种为冷氢化流化床未反应完全的硅粉进入急冷塔循环泵中，由于硅粉颗粒度较大，设备平均运行90天就会出现叶轮报废。现阶段屏蔽泵硅粉磨损是多晶硅行业屏蔽泵最主要的故障，主要有以下几个措施：一是在系统合理位置增加粒径大于5μm陶瓷过滤器，采用技改后可捕集固体粉尘率大于99%，实现减少系统硅粉的目的；二是从外部引入输送介质的洁净料，使用计量泵输送增压对轴承进行强制润滑，减少轴承磨损；三是对叶轮采用耐磨材料或涂抹耐磨涂层，耐磨材料目前多选用双相钢、硬质合金或镍基合金，涂层根据磨损速率选择合适材料；四是在尽可能选择低转速设备，减少设备磨损。
四、结论
由于屏蔽泵在安全和保证物料洁净上较其他类型泵有着显著优势，在多晶硅生产中必将会越来广泛的被使用，随着工艺的复杂也将面临更多的问题，但同时这些问题的解决必然也将使多晶硅生产也将安全、稳定。
参考文献
[1] 邓丰，唐正林，多晶硅生产技术，化学工业出版社.
[2] P系列屏蔽电动机（带泵）技术条件JB/T 6216-2013，中国标准出版社.
[3] HPB系列隔爆型屏蔽电动机（带泵）技术条件JB/T 11630-2013，中国标准出版社.
关键词：多晶硅；屏蔽泵；应对措施
Abstract： shielding pump is widely used in chemical industry， in the polysilicon production chlorosilane medium conveyor is 98% used in pump shield pump， because the particles in the actual production， the problem such as cavitation failure occurs frequently， in this paper， the shielding pump in the applications of polysilicon industry advantage， common failures and measures are discussed.
Keywords： polysilicon； Shield pump； Response
一、前言
多晶硅生产中主要物料是三氯氢硅，四氯化硅、二氯二氢硅，它们均属于有毒有害、易燃易爆介质，生产过程中必须保证无泄漏、物料洁净、禁油，为了有效控制泄漏率，目前多晶硅行业中所有氯硅烷介质均输送均采用屏蔽泵进行输送。由于具有全密封内循环、自润滑的特性使得它在多晶硅领域有着得天独厚的优势，但随着多晶硅生产规模扩大设备数量增多，功率逐渐增大，工况较以往小规模精细生产时有所恶化，故障率呈上升趋势。目前估算一个1.2万吨/年多晶硅项目使用屏蔽泵约150台左右，投资接近1400万元，无论是从在生产环节的重要性还是投资上说，对它的研究在多晶硅生产中都有着重要意义。
二、屏蔽泵在多晶硅生产中的优势
1、屏蔽泵所有密封面均采用静密封全密封内循环形式，这样的结构保证了工艺物料的零泄露。多晶硅生产中的主要原料均为易燃、易爆物质，尤其是二氯二氢硅沸点仅8.2℃，见空气将会发生爆炸、燃烧的现象，采用静密封方式即使设备在发生故障时可及时采取撤料、置换的方式处理物料，不会造成物料的跑、冒、滴、漏现象，给安全生产提供了最基本的保障。
2、多晶硅生产对原料三氯氢硅洁净要求很高，要生产高品质电子级多晶硅需要将原料洁净度控制在12N以上，屏蔽泵采用输送物料为润滑介质的形式有效的防止了输送中引入外界的Fe、C、B、P等杂质。
3、屏蔽泵轴承采用SIC轴承，材质具有硬度高耐磨，自润滑性好等特点，再通过外接洁净物料强制润滑后能输送含细硅粉固体颗粒物2%的氯硅烷，与磁力泵等无泄漏泵相比更适合多晶硅工艺。
三、常见故障及应对措施
（一）操作流量与设计流量不符造成轴承磨损
由于屏蔽泵采用输送物料作为轴承润滑的介质，当用阀门调节的出口流量低于设备设计最小流量Qmin时或大于Qmax时屏蔽泵轴承都将无法获得足够的物料进行润滑，轴承散热效果将变差，进一步将会引起介质气化，导致前、后轴承磨损、破裂。此类故障一是由于技術人员在进行屏蔽泵设计选型时会考虑后期提产的可能而增大余量，在实际生产时实际设备不需那么大的量；二是系统负荷未增加到额定值时不需要正常开车时那么大的流量；三是现场出口管路配管与设备不符合，阀门稍微开启设备就超过额定流量。这类故障常发生在不带反向环流设备上，主要依靠选型参数与现场检测流量进行核对比较的方式排查，设备运行流量在设计流量60%以下或110%以上工作时发生故障的概率就比较大了。此类故障的避免一是需要依靠合理选型避免设备在小流量工况下运行，二是在已安装完毕的设备需要通过在出口管路增加旁路回流保证出口最小流量，三是在设备出口安装限流孔板防止超流量运行。
2、设备调试时介质气化造成轴承损坏
由于多晶硅生产中氯硅烷沸点均低于57.3℃，屏蔽泵在初次进料或检修完毕进料当温差较大时物料会在设备中气化，此刻开启设备由于不易将气体排出将造成气缚，严重时引起轴承损坏，因此建议设备进料后静置30分待物料温度稳定后再开启设备，调试中尽量不要频发启停，如必须启停中间间隔时间至少15分钟以上，同时为了应对二氯二氢硅介质（沸点8.2℃）易气化的特点应采用增加诱导轮方式避免气蚀。
3、细硅粉颗粒物磨损
随着多晶硅中还原炉体积变大，在36对棒以上的还原炉生产中由于热场分布不均匀导致三氯氢硅雾化为硅粉的现象，大量细硅粉随着尾气管路进入CDI、提存系统，同时冷氢化系统中也有未完全反应的硅粉随着三氯氢硅进入系统现象。硅粉硬度达到莫氏7，对轴、轴承、叶轮有着很大的磨损，生产中常见磨损有两种：一种为细硅粉磨损，一般出现在粗馏系统中，输送含硅粉物料3-5个月泵轴将出现偏磨，最大可到1mm，造成轴承间隙过大、震动超标甚至轴承磨损，屏蔽套磨穿；第二种为冷氢化流化床未反应完全的硅粉进入急冷塔循环泵中，由于硅粉颗粒度较大，设备平均运行90天就会出现叶轮报废。现阶段屏蔽泵硅粉磨损是多晶硅行业屏蔽泵最主要的故障，主要有以下几个措施：一是在系统合理位置增加粒径大于5μm陶瓷过滤器，采用技改后可捕集固体粉尘率大于99%，实现减少系统硅粉的目的；二是从外部引入输送介质的洁净料，使用计量泵输送增压对轴承进行强制润滑，减少轴承磨损；三是对叶轮采用耐磨材料或涂抹耐磨涂层，耐磨材料目前多选用双相钢、硬质合金或镍基合金，涂层根据磨损速率选择合适材料；四是在尽可能选择低转速设备，减少设备磨损。
四、结论
由于屏蔽泵在安全和保证物料洁净上较其他类型泵有着显著优势，在多晶硅生产中必将会越来广泛的被使用，随着工艺的复杂也将面临更多的问题，但同时这些问题的解决必然也将使多晶硅生产也将安全、稳定。
参考文献
[1] 邓丰，唐正林，多晶硅生产技术，化学工业出版社.
[2] P系列屏蔽电动机（带泵）技术条件JB/T 6216-2013，中国标准出版社.
[3] HPB系列隔爆型屏蔽电动机（带泵）技术条件JB/T 11630-2013，中国标准出版社.