隨著國內(nèi)煤化工項目的迅速發(fā)展,大型內(nèi)壓縮流程空分設備的設計、安裝及運行維護在不斷優(yōu)化。其中,作為重要部機的高壓液氧泵和液體貯存系統(tǒng)的后備液體泵,其運行狀態(tài)直接決定了整套空分設備能否穩(wěn)定運行和故障狀態(tài)時的氣體能否正常供應。

1、使液氧泵處于性能曲線上最佳的工作點可避免出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象

XX煤化工有限責任公司空分分廠的高壓液氧泵是多級離心式液氧泵,在調(diào)試期間,操作人員改變高壓氧氣輸出量后,高壓液氧泵出口壓力出現(xiàn)較大幅度的周期性波動,電機電流顯示值也出現(xiàn)周期性波動,波動幅度達到10A左右。

迅速開啟回流閥及增加高壓氧氣輸出量,電機電流周期性波動情況有所好轉(zhuǎn),而后呈現(xiàn)的工作狀態(tài)較穩(wěn)定,最大波動幅度也降低至2A以下,高壓液氧泵出口壓力及高壓氧氣流量逐漸趨于平穩(wěn)。

經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn),操作人員在高壓液氧泵加載過程中未嚴格按照泵的特性曲線進行操作,高壓液氧泵流量及出口壓力出現(xiàn)波動后也未引起足夠重視,導致出口壓力對應的流量低于最低運行流量,而高壓液氧泵處于較高的運行轉(zhuǎn)速,這就造成在輸出功率保持一定的條件下,葉輪對較少的液體做功使部分液體汽化,這是引起低溫液體泵汽蝕的一個重要原因。

為了避免這種運行狀態(tài)再次出現(xiàn),除了嚴格按照低溫液體泵的特性曲線使泵的運行轉(zhuǎn)速、出口壓力和流量達到最佳匹配外,加強對泵電機運行電流的監(jiān)控至關重要,因為電流是反映低溫液體泵工藝狀態(tài)最為靈敏的參數(shù)。

建議將低溫液體泵電機運行電流信號引入空分設備DCS控制系統(tǒng)進行監(jiān)控,如果電流出現(xiàn)波動,即使只有2A左右的波動幅度,也表明運行過程中泵出現(xiàn)汽蝕。

低溫液體泵電機電流出現(xiàn)波動后,無論是外部條件(如前后工藝系統(tǒng)),還是變頻器等電器原因造成的低溫液體泵工藝狀態(tài)波動,都需要進行綜合考慮并盡快消除故障,否則長時間處于故障狀態(tài)會使泵體損壞。

2、控制低溫液體泵在入口最低允許壓力以上運行

控制低溫液體泵的入口最低壓力,也是需要引起重視的影響泵運行工況的重要因素。使低溫液體泵的入口最低壓力在入口最低允許壓力以上,是防止汽蝕發(fā)生,保證低溫液體泵穩(wěn)定運行的一個因素。

在空分設備安裝過程中不可避免地會因管段配管而產(chǎn)生一些鋁屑,尤其是上、下塔分體式布置的空分設備,經(jīng)下塔節(jié)流后進入上塔,而后經(jīng)過上塔規(guī)整填料精餾再進入循環(huán)液氧泵的低溫液體,會在原始開車階段將大量鋁屑沖刷至循環(huán)液氧泵入口,造成循環(huán)液氧泵在一定運行轉(zhuǎn)速下,其流量低于最低允許流量。

而且由于進口過濾器阻力增加,一旦循環(huán)液氧泵轉(zhuǎn)速過高,根據(jù)對應的允許吸入真空度,則泵入口壓力低于液體對應的飽和壓力后,泵內(nèi)入口液體開始汽化,泵體就會出現(xiàn)較大幅度的振動,長時間振動將造成泵因汽蝕而損壞。

大型內(nèi)壓縮流程空分設備如果采用上、下塔分體式布置,在原始試壓過程中,一旦發(fā)現(xiàn)循環(huán)液氧泵無法有效輸送液體,其表現(xiàn)為電流起初處于相對穩(wěn)定的水平,卻無法滿足液體輸送要求,此時如果通過提高循環(huán)液氧泵運行轉(zhuǎn)速的方式以增加其輸送能力,將造成泵入口部分液體汽化,長時間運行將導致循環(huán)液氧泵損壞。

3、液體貯存系統(tǒng)低溫液體泵維護注意事項

液體貯存系統(tǒng)的液氮泵往往作為備用保安氮氣系統(tǒng)的重要組成設備,對它的保護也應非常重視。

由于液氮泵入口壓力為貯槽液柱靜壓,故其運行狀態(tài)比較復雜,而一旦選用流量較大及轉(zhuǎn)速較高的多級離心泵,如果貯槽液位下降較快,非常容易出現(xiàn)因吸入壓力達到飽和壓力而使液氮泵入口部分液體汽化進而發(fā)生汽蝕的故障,長時間運行將造成泵的密封及泵體嚴重損壞。

另外,在一般情況下,由于備用保安系統(tǒng)的設備運行時間較短,泵進口閥門采用手動閥門,這樣就無法將閥門實際開度反饋在DCS控制系統(tǒng)上,一旦出現(xiàn)誤操作就會引發(fā)較大的設備故障。

4、低溫液體泵密封系統(tǒng)運行維護分析

XX煤化工有限責任公司空分設備使用的低溫液體泵均設置了密封系統(tǒng)聯(lián)鎖保護,無論是由于工藝原因造成密封氣中斷,還是機械密封出現(xiàn)損壞,都將導致大量低溫物料沿著軸端密封向外泄漏,如果不及時停運低溫液體泵將造成大量冷量外泄,影響整個系統(tǒng)的安全生產(chǎn)。

為此,在聯(lián)軸器護罩內(nèi)靠近泵體一側(cè)設置一個溫度感應探頭,用以測量密封點是否存在泄漏,如果溫度達到聯(lián)鎖值,則必須聯(lián)鎖停 運低溫液體泵。這個密封點泄漏溫度檢測探頭對跑冷檢測最為敏感。

為了提高密封系統(tǒng)的保護可靠性,對低溫液體泵還設置了密封氣減壓后壓力與參考氣壓力之差顯示和聯(lián)鎖功能,一旦密封氣進入機體的流量過低,就通過此壓差變送器反映進入機械密封的密封氣流量,壓差值低則表示實際進入機械密封的密封氣流量偏低。

但是需要注意的是:在日常維護過程中,如果在調(diào)試階段未對低溫液體泵密封氣系統(tǒng)變送器取壓管路進行吹掃,游離水積聚后非常容易造成取 壓管路凍結,并出現(xiàn)假信號,從而造成低溫液體泵跳車。

可見,不能單純依靠密封氣壓差聯(lián)鎖來保護低溫液體泵。

此外,如果低溫液體泵密封磨損嚴重,則泵入口低溫液體沿著軸端的泄漏量增加后,密封氣壓力與參考氣壓力之差勢必會減小,可以通過壓差變送器檢測數(shù)據(jù)的減小趨勢得到一個較小的壓差值。

這樣,通過壓差聯(lián)鎖保護和密封點泄漏溫度的低限聯(lián)鎖保護使低溫液體泵及時停運,避免設備故障影響擴大。

另外,壓差報警就是參考氣壓力與密封氣泄漏壓力之差顯示值,如果該值過大,勢必會出現(xiàn)一定程度的跑冷現(xiàn)象,即通過泵入口沿著軸端滲漏出來的低溫物料出現(xiàn)增加趨勢,這部分液體汽化后形成的參考氣壓力較大,操作人員觀察到的參考氣壓力與密封氣泄漏壓力之差顯示數(shù)據(jù)較大,在現(xiàn)場就會發(fā)現(xiàn)密封氣混合氣泄漏盤管開始出現(xiàn)部分結霜現(xiàn)象,這時就可以控制密封氣泄漏閥門,使密封氣泄漏混合氣流量降低一些。

如果液氮泵、液氬泵密封氣使用壓縮空氣,需要注意密封氣對泵內(nèi)工藝介質(zhì)的影響,控制好密封氣進入流量,避免污染工藝介質(zhì)。

此外,在原始開車階段必須對低溫液體泵迷宮密封腔室內(nèi)的水分進行有效置換,要求在低溫液體泵預冷開始前必須分析密封氣泄漏氣露點及泵體內(nèi)加溫置換氣出口露點,以確保低溫液體泵密封腔室及泵體內(nèi)無任何游離水分。

否則一旦預冷開始后將非常容易造成水分在迷宮密封內(nèi)凍結,使迷宮密封損壞。

對于密封氣及加溫氣氣源要做好檢查確認工作,尤其是試車階段,必須斷開密封氣自動減壓供氣儀表盤,用氣源由表盤前斷口處進行持續(xù)吹掃,以徹底清除機械雜物及密封氣供氣管路內(nèi)的游離水分,避免這些有害物質(zhì)進入密封系統(tǒng)內(nèi)。

5、認真監(jiān)控電機軸承溫度

如果一臺低溫液體泵到達項目現(xiàn)場后擱置時間超過1年,那么建議在初次運行前最好聯(lián)系生產(chǎn)廠家進入現(xiàn)場對電機自由端軸承進行確認:檢查油腔室內(nèi)潤滑脂數(shù)量是否符合要求,確認各點潤滑脂是否存在缺失情況。

必須引起注意的是:不同的低溫液體泵其注油嘴形式差異很大,如果利用油槍對其注油,必須在第一次試車時確認潤滑脂是否有效進入潤滑腔室內(nèi),然后進行加油作業(yè)。一旦潤滑脂不能有效進入潤滑部位將給設備的安全運行帶來隱患。

電機負荷端軸承溫度在DCS控制系統(tǒng)中設置了聯(lián)鎖保護和實時監(jiān)控點,一旦該點溫度出現(xiàn)上升趨勢,必須確認潤滑脂添加是否出現(xiàn)異常及低溫液體泵運行負荷。

另外,環(huán)境溫度的變化對該點溫度的影響也較大(一般可以達到10℃以上的變化),因環(huán)境溫度的變化引起該點溫度出現(xiàn)上升趨勢時也不必過分擔心,但必須確認運行負荷處于正常范圍內(nèi)及加油脂作業(yè)處于正常狀態(tài)。

6、低溫液體泵預冷操作

在低溫液體泵預冷期間,必須對泵體進行盤車,以此分析、判斷管段冷縮后是否對泵體存在作用力。

為此,在安裝過程中,要保持進、出口軟管伸縮時不受制于外力,同時詳細檢查進、出口法蘭間隙并保證進、出口與軟管連接的工藝管段支架牢固可靠。

如果是立式泵還需要考慮泵出口限位的問題,避免管段內(nèi)介質(zhì)流動后出現(xiàn)晃動現(xiàn)象,影響泵出口作用力。

必須嚴格控制低溫液體泵常溫狀態(tài)下的預冷過程,一般多級泵至少控制在4小時以上,否則管道收縮后對泵產(chǎn)生的作用力非常明顯。

一旦發(fā)現(xiàn)預冷過程中泵無法盤車,就必須重新加溫后再預冷。建議低溫液體泵在常溫狀態(tài)下預冷時,先利用系統(tǒng)內(nèi)的低溫氣體預冷,然后緩慢利用入口低溫液體進行預冷,嚴格控制預冷速度,這樣才能有效消除泵進、出口管道在低溫狀態(tài)下收縮后引起的應力作用。

（來源：石化設備安全運維服務網(wǎng)）