石化装置联锁自吸泵优化运行技术探讨

某国有大型石化公司废水处理装置采用德国进口联锁单级离心自吸泵输送地下集液槽内的液体至污水罐。该泵结构较为简单紧凑，轴承采用SKF6308ZZCM脂润滑轴承。其基本参数如下：额定流量：20m3/h；扬程：51m；正常工作温度：20～30℃；介质：含少量固体颗粒的污水；叶轮型式：闭式叶轮；密封：双端面串联式机械密封；电机参数：2950r/min，15kW。 1 检维修质量控制 该泵的轴承采用两套6308ZZCM，轴承箱端盖没有润滑脂加注孔，无法在机泵运行中对其加注润滑脂。因此在机泵检维修或更换时必须充分考虑到润滑脂轴承的更换周期，以机械密封更换周期和脂润滑轴承的更换周期相匹配。6308ZZCM轴承相比机械密封便宜，因此在更换机封密封时如果轴承已经运行时间较长，建议同时更换轴承。另外在更换机械密封时，需要检查轴承间隙和轴的跳动、窜动，必须满足以下数值，以避免轴承失效导致机封密封泄漏。 表1 轴承顶部间隙表 （单位：mm）? 表2 离心泵转子跳动表 （单位：mm）? 2 优化方法 2.1 负荷监测 联锁自吸泵在运行过程中经常出现过载、欠载、汽蚀、干转等故障，这些故障将造成电动机或泵体的损坏，必须在短时间内停机。一般选用功率型保护、电流型保护，对机泵负荷进行监测。 2.1.1 功率型 联锁自吸泵在运行过程中经常出现过载、欠载、汽蚀、干转等故障，这些故障造成电动机或泵体的损坏，必须在短时间内停机。电机功率是一个综合性数据，电机功率与液体流量呈近似线性比例关系ΔP/P≈ΔQ/Q，电机功率P值的大小直接反映泵的实际流量，对电机功率的监控可以很大程度地提高泵保护流量的控制精度及控制灵敏度，对联锁自吸泵类采用功率式保护装置是理想的选择。 常见轻、过载保护器适配电源：AC200～360V／3W（开关电源）；适配电动机功率：0.37～2000kW；配置专用电流互感器，小电流免去绕匝的繁琐。电流精度：3～100A误差0.5%，150～1000A误差1.0%。功率因数范围：0.10～1.00；频率范围：40～65Hz；继电器输出：AC250V/5A（干接点）；功率监控输出：4～20mA与DCS接口。 2.1.2 电流型 数码双设定泵类保护器是采用最新型A-V电流互感器（专利）和特殊集成电路设计。采用数码开关设定，使泵在无液状态下能够自动停机，有效地避免泵的损坏和电能浪费，大大提高了泵的使用寿命。对电动机过载、堵转、缺相、短路及三相不平衡等具有保护作用。其特点是控制精确，使用范围大，体积小、重量轻、安装方便。 安装在电机配电柜中，在泵轻载（抽空、无物料等）和超载（泵发生研磨、抱死等故障）时报警或停机，保护联锁自吸泵。 2.2 温度监测 采用PT100对驱动轴所在的滚动轴承箱进行监测是常用的一种优化方案，在DCS控制监测到轴承的温度变化趋势，温升曲线斜率变化较大时及时更换滑动轴承，可以有效避免滚动轴承损坏后造成机械密封失效等严重安全环保事故。同时对泵体温度进行监测，泵正常运行时，温度在20～30℃，如果泵不打量，泵体温度将会达到35～40℃。 2.3 压力监测 由于该泵的供液罐低于泵工作基础平面3m，因此在泵初次启动时需要利用入口加水线灌泵后手动启动。当系统生产运行时泵再次联锁自动启动入口管网系统内一直保持接近真空或真空状态。入口管线充满污水介质，工况要求平均每小时联锁启停一次，这时不需要再次灌泵。因此入口管网的的压力监测也是判断泵是否正常工作的良好手段。 2.4 联锁优化 某废水处理装置采用进口联锁自吸泵P-9135A/B，将位于地下3m深地下集液槽V-9129的废水输送到废水储罐V-9131，见图1。原始联锁设计为V-9129液位达到70%时P-9135A启动，液位降至40%时P-9135A停止运行；P-9135B为液位100%时启动，液位降低至70%时P-9135B停止运行。因此在非事故状态，运行的均是P-9135A，导致P-9135B长期处于备用状态。 图1 工艺流程图 P-9135B因设置为100%液位时启动，不能很好地判断液位下降情况，且由于含有极度危害介质和剧毒介质，V-9129根本不允许出现100%液位情况，因此P-9135B除了手动启动外，一直处于备用状态，即使是P-9135A在检修时也只能手动启动P-9135B，且根据收集液体的速度不同，一般每45分钟左右要用手动启动一次，启动过于频繁不利操作。 优化：P-9 1 3 5 A 联锁启动设置不变，将P-9135B的联锁启动液位改为95%，P-9135B的停泵联锁液位不变。这样在P-9135A检修期间，不需要等到液位到达100%才联锁启动，或者派专人定时手动启动P-9135B，P-9135B也可以正常联锁运行，输送地下集液槽内的液体至污水罐V-9131。 3 结束语 在石化装置中应用联锁自吸泵比较普遍，且构型和普通离心泵机泵一样，但启动联锁的加入使其工作更加高效和智能，同时也需要设备具有较高的可靠性。在联锁自吸泵更换时不能与普通离心泵那样只简单更换机械密封，需要系统分析联锁自吸泵的机械密封失效原因，如入口过滤器堵塞或者泵入口管网系统失去真空度导致泵失去自吸功能致机械密封损坏。加入有效的监测是提高联锁自吸泵的可靠措施。负荷监测、温度监测、压力监测及联锁优化等多种手段并存可提高整个输送系统的稳定性和可靠性。 [1] 蔡仁良，顾伯勤，宋鹏云. 过程装备密封技术[M].北京：化学工业出版社，2006. [2] 刘雅婷. 波纹管密封和多弹簧密封在炼油厂的应用与改进[J].化工设备与管道，2011，48(5)：37-39. [3] 顾永泉. 机械密封实用技术[M].北京：机械工业出版社，2001. [4] 吴效霞，潘向东，何家祥. KRES50-20型德国进口自吸泵叶轮损坏原因分析[J].石油和化工设备，2014，17(2)：64-65. [5] 何永亮，邢志鹏，尹石庄. 液环真空泵机械密封频繁失效分析及处理措施[J].石油和化工设备，2017，20(8)：102-105. [6] 潘向东，等. 丙烯腈装置泵用机械密封优化措施[A].《石油化工设备维护检修技术》编委会.石油化工设备维护检修技术（2017版）[C].北京：中国石化出版社，2017，340-344. [7] 刘辉. 泵机械密封运行过程的维护与检修安装[J].设备管理与维修，2018，12（下）：178-179. 某国有大型石化公司废水处理装置采用德国进口联锁单级离心自吸泵输送地下集液槽内的液体至污水罐。该泵结构较为简单紧凑，轴承采用SKF6308ZZCM脂润滑轴承。其基本参数如下：额定流量：20m3/h；扬程：51m；正常工作温度：20～30℃；介质：含少量固体颗粒的污水；叶轮型式：闭式叶轮；密封：双端面串联式机械密封；电机参数：2950r/min，15kW。1 检维修质量控制该泵的轴承采用两套6308ZZCM，轴承箱端盖没有润滑脂加注孔，无法在机泵运行中对其加注润滑脂。因此在机泵检维修或更换时必须充分考虑到润滑脂轴承的更换周期，以机械密封更换周期和脂润滑轴承的更换周期相匹配。6308ZZCM轴承相比机械密封便宜，因此在更换机封密封时如果轴承已经运行时间较长，建议同时更换轴承。另外在更换机械密封时，需要检查轴承间隙和轴的跳动、窜动，必须满足以下数值，以避免轴承失效导致机封密封泄漏。表1 轴承顶部间隙表 （单位：mm）?表2 离心泵转子跳动表 （单位：mm）?2 优化方法2.1 负荷监测联锁自吸泵在运行过程中经常出现过载、欠载、汽蚀、干转等故障，这些故障将造成电动机或泵体的损坏，必须在短时间内停机。一般选用功率型保护、电流型保护，对机泵负荷进行监测。2.1.1 功率型联锁自吸泵在运行过程中经常出现过载、欠载、汽蚀、干转等故障，这些故障造成电动机或泵体的损坏，必须在短时间内停机。电机功率是一个综合性数据，电机功率与液体流量呈近似线性比例关系ΔP/P≈ΔQ/Q，电机功率P值的大小直接反映泵的实际流量，对电机功率的监控可以很大程度地提高泵保护流量的控制精度及控制灵敏度，对联锁自吸泵类采用功率式保护装置是理想的选择。常见轻、过载保护器适配电源：AC200～360V／3W（开关电源）；适配电动机功率：0.37～2000kW；配置专用电流互感器，小电流免去绕匝的繁琐。电流精度：3～100A误差0.5%，150～1000A误差1.0%。功率因数范围：0.10～1.00；频率范围：40～65Hz；继电器输出：AC250V/5A（干接点）；功率监控输出：4～20mA与DCS接口。2.1.2 电流型数码双设定泵类保护器是采用最新型A-V电流互感器（专利）和特殊集成电路设计。采用数码开关设定，使泵在无液状态下能够自动停机，有效地避免泵的损坏和电能浪费，大大提高了泵的使用寿命。对电动机过载、堵转、缺相、短路及三相不平衡等具有保护作用。其特点是控制精确，使用范围大，体积小、重量轻、安装方便。安装在电机配电柜中，在泵轻载（抽空、无物料等）和超载（泵发生研磨、抱死等故障）时报警或停机，保护联锁自吸泵。2.2 温度监测采用PT100对驱动轴所在的滚动轴承箱进行监测是常用的一种优化方案，在DCS控制监测到轴承的温度变化趋势，温升曲线斜率变化较大时及时更换滑动轴承，可以有效避免滚动轴承损坏后造成机械密封失效等严重安全环保事故。同时对泵体温度进行监测，泵正常运行时，温度在20～30℃，如果泵不打量，泵体温度将会达到35～40℃。2.3 压力监测由于该泵的供液罐低于泵工作基础平面3m，因此在泵初次启动时需要利用入口加水线灌泵后手动启动。当系统生产运行时泵再次联锁自动启动入口管网系统内一直保持接近真空或真空状态。入口管线充满污水介质，工况要求平均每小时联锁启停一次，这时不需要再次灌泵。因此入口管网的的压力监测也是判断泵是否正常工作的良好手段。2.4 联锁优化某废水处理装置采用进口联锁自吸泵P-9135A/B，将位于地下3m深地下集液槽V-9129的废水输送到废水储罐V-9131，见图1。原始联锁设计为V-9129液位达到70%时P-9135A启动，液位降至40%时P-9135A停止运行；P-9135B为液位100%时启动，液位降低至70%时P-9135B停止运行。因此在非事故状态，运行的均是P-9135A，导致P-9135B长期处于备用状态。图1 工艺流程图P-9135B因设置为100%液位时启动，不能很好地判断液位下降情况，且由于含有极度危害介质和剧毒介质，V-9129根本不允许出现100%液位情况，因此P-9135B除了手动启动外，一直处于备用状态，即使是P-9135A在检修时也只能手动启动P-9135B，且根据收集液体的速度不同，一般每45分钟左右要用手动启动一次，启动过于频繁不利操作。优化：P-9 1 3 5 A 联锁启动设置不变，将P-9135B的联锁启动液位改为95%，P-9135B的停泵联锁液位不变。这样在P-9135A检修期间，不需要等到液位到达100%才联锁启动，或者派专人定时手动启动P-9135B，P-9135B也可以正常联锁运行，输送地下集液槽内的液体至污水罐V-9131。3 结束语在石化装置中应用联锁自吸泵比较普遍，且构型和普通离心泵机泵一样，但启动联锁的加入使其工作更加高效和智能，同时也需要设备具有较高的可靠性。在联锁自吸泵更换时不能与普通离心泵那样只简单更换机械密封，需要系统分析联锁自吸泵的机械密封失效原因，如入口过滤器堵塞或者泵入口管网系统失去真空度导致泵失去自吸功能致机械密封损坏。加入有效的监测是提高联锁自吸泵的可靠措施。负荷监测、温度监测、压力监测及联锁优化等多种手段并存可提高整个输送系统的稳定性和可靠性。参考文献[1] 蔡仁良，顾伯勤，宋鹏云. 过程装备密封技术[M].北京：化学工业出版社，2006.[2] 刘雅婷. 波纹管密封和多弹簧密封在炼油厂的应用与改进[J].化工设备与管道，2011，48(5)：37-39.[3] 顾永泉. 机械密封实用技术[M].北京：机械工业出版社，2001.[4] 吴效霞，潘向东，何家祥. KRES50-20型德国进口自吸泵叶轮损坏原因分析[J].石油和化工设备，2014，17(2)：64-65.[5] 何永亮，邢志鹏，尹石庄. 液环真空泵机械密封频繁失效分析及处理措施[J].石油和化工设备，2017，20(8)：102-105.[6] 潘向东，等. 丙烯腈装置泵用机械密封优化措施[A].《石油化工设备维护检修技术》编委会.石油化工设备维护检修技术（2017版）[C].北京：中国石化出版社，2017，340-344.[7] 刘辉. 泵机械密封运行过程的维护与检修安装[J].设备管理与维修，2018，12（下）：178-179.

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