大型空分設備中的低溫液體泵的維護與管理

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

1、使液氧泵處于性能曲線上較佳的工作點可避免出現汽蝕現象

某廠的高壓液氧泵是多級離心式液氧泵,在調試期間,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較大幅度的周期性波動,電機電流顯示值也出現周期性波動,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,而后呈現的工作狀態較穩定,較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。經過檢查發現,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波動后也未引起足夠重視,導致出口壓力對應的流量低于較低運行流量,而高壓液氧泵處于較高的運行轉速,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再次出現,除了嚴格按照低溫液體泵的特性曲線使泵的運行轉速、出口壓力和流量達到較佳匹配外,加強對泵電機運行電流的監控至關重要,因為電流是反映低溫液體泵工藝狀態較為靈敏的參數。

建議將低溫液體泵電機運行電流信號引入空分設備DCS控制系統進行監控,如果電流出現波動,即使只有2A左右的波動幅度,也表明運行過程中泵出現汽蝕。低溫液體泵電機電流出現波動后,無論是外部條件(如前后工藝系統),還是變頻器等電器原因造成的低溫液體泵工藝狀態波動,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會使泵體損壞。

2、控制低溫液體泵在入口較低允許壓力以上運行

控制低溫液體泵的入口較低壓力,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較低壓力在入口較低允許壓力以上,是防止汽蝕發生,保證低溫液體泵穩定運行的一個因素。

在空分設備安裝過程中不可避免地會因管段配管而產生一些鋁屑,尤其是上、下塔分體式布置的空分設備,經下塔節流后進入上塔,而后經過上塔規整填料精餾再進入循環液氧泵的低溫液體,會在原始開車階段將大量鋁屑沖刷至循環液氧泵入口,造成循環液氧泵在一定運行轉速下,其流量低于較低允許流量;而且由于進口過濾器阻力增加,一旦循環液氧泵轉速過高,根據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,泵內入口液體開始汽化,泵體就會出現較大幅度的振動,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,一旦發現循環液氧泵無法有效輸送液體,其表現為電流起初處于相對穩定的水平,卻無法滿足液體輸送要求,此時如果通過提高循環液氧泵運行轉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液氧泵損壞。

3、液體貯存系統低溫液體泵維護注意事項

液體貯存系統的液氮泵往往作為備用保安氮氣系統的重要組成設備,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,故其運行狀態比較復雜,而一旦選用流量較大及轉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控制系統上,一旦出現誤操作就會引發較大的設備故障。