深冷液氧泵的工藝啟動(dòng)調(diào)試

竺洪亮，鄔曉濤，楊亮英，薛加科，杜 悅，朱 騰

（重慶川儀自動(dòng)化檢修服務(wù)有限公司，重慶 401121）

深冷液氧泵的工藝啟動(dòng)調(diào)試

竺洪亮，鄔曉濤，楊亮英，薛加科，杜 悅，朱 騰

（重慶川儀自動(dòng)化檢修服務(wù)有限公司，重慶 401121）

從深度冷凍工藝角度出發(fā)，闡述了常規(guī)大型深度冷凍裝置中最為重要的液氧泵工藝操作性啟動(dòng)調(diào)試，并針對(duì)性提出了啟動(dòng)調(diào)試過(guò)程中的獨(dú)到見(jiàn)解。

深度冷凍;液氧泵;啟動(dòng)調(diào)試

隨著化工科技的發(fā)展，因深度冷凍裝置能科學(xué)分餾出純凈的氧、氮和氬等必須的工業(yè)氣體從而滿足不同的工藝需求，相應(yīng)的化工生產(chǎn)對(duì)它的要求和裝機(jī)容量也越來(lái)越高。特別是液氧分餾性產(chǎn)品“各種工況成品氧”被人們稱為化學(xué)工業(yè)的基本血液，工業(yè)界將深冷裝置的容量又以X萬(wàn)Nm3O2·h-1度量，而液氧泵又是整個(gè)深冷過(guò)程中的關(guān)鍵性動(dòng)力核心。幾乎所有的工程技術(shù)人員一致認(rèn)為深冷液氧泵“工藝簡(jiǎn)單操作難”，要科學(xué)投運(yùn)液氧泵最重要的是做好基礎(chǔ)性調(diào)試工作，而檢修性調(diào)試比工藝操作性調(diào)試更為重要。下邊就從工藝操作角度出發(fā)，以目前常用的大型46000Nm3O2·h－1深冷裝置啟動(dòng)調(diào)試為例，供大家參考交流。

1 高壓液氧泵的單體啟動(dòng)調(diào)試

1．1 啟動(dòng)前準(zhǔn)備

檢查高壓液氧泵的電氣、儀表和DCS是否正常;檢查密封氣壓力不低于0．48MPa，調(diào)節(jié)電機(jī)吹掃氣的流量為 150～200L·min－1， 使密封氣進(jìn)口氣壓比參比氣壓高10～20kPa;調(diào)節(jié)氧泵密封氣流量大于3Nm·h－1，軸承加熱器投入自動(dòng)，軸承溫度高于0℃;確認(rèn)氧泵進(jìn)出口閥全部關(guān)閉，打開(kāi)液氧泵加溫氣進(jìn)口閥、進(jìn)口管吹除閥、泵后預(yù)冷排液閥、出口排液閥，排氣口露點(diǎn)達(dá)到－62℃，加溫合格，關(guān)閉相應(yīng)管線進(jìn)出口閥。

1．2 預(yù)冷液氧泵

當(dāng)主冷液位升至2000mm時(shí)，開(kāi)始液氧泵的預(yù)冷;緩慢打開(kāi)液氧泵入口閥3～5圈、回流閥30%～50%，稍開(kāi)吹除閥3～5圈，見(jiàn)液后關(guān)閉，稍開(kāi)泵體回氣閥（氧氣／液氧）、3～5圈;打開(kāi)液氧泵入口閥3～5圈、回流閥開(kāi)至30%～50%，全開(kāi)泵后排液閥，吹除閥開(kāi)3～5圈，見(jiàn)液后關(guān)閉。泵體回氣閥開(kāi)3～5圈;液氧泵進(jìn)行預(yù)冷，保持主冷液位不得下降，當(dāng)排液閥有少量液體排出后即可關(guān)小，全開(kāi)液氧泵入口閥及回流閥，預(yù)冷時(shí)間在2～3h之間，氧泵回氣溫度必須降至－155℃以下;泵開(kāi)始預(yù)冷時(shí)，調(diào)節(jié)密封氣進(jìn)口壓力使它比參比氣壓力高10～20kPa;預(yù)冷合格后準(zhǔn)備開(kāi)車前手動(dòng)盤車一次，轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)自如，恢復(fù)電機(jī)護(hù)罩;盤車時(shí)嚴(yán)禁觸摸DCS啟動(dòng)按鈕及現(xiàn)場(chǎng)緊停按鈕。

1．3 啟動(dòng)液氧泵

啟動(dòng)條件滿足后，DCS分別啟動(dòng)液氧泵，液氧泵出口壓力穩(wěn)定后，監(jiān)測(cè)泵的振動(dòng)情況，密封氣溫度以及軸承溫度等參數(shù)是否正常。當(dāng)液氧泵預(yù)冷完畢時(shí)，全開(kāi)進(jìn)口閥;DCS開(kāi)啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)液氧泵，緩慢打開(kāi)出口閥，然后緩慢關(guān)回流閥，氧泵開(kāi)始緩慢升壓;通過(guò)變頻器增加的負(fù)荷;注意液氧泵的電流、軸承溫度、密封氣壓力、密封氣漏氣溫度等一切應(yīng)正常;增壓機(jī)的負(fù)荷應(yīng)與液氧泵的負(fù)荷同步進(jìn)行調(diào)節(jié)，逐步加載至滿負(fù)荷;液氧泵出口壓力通過(guò)變頻器控制。

1．4 切換液氧泵

檢查備用液氧泵處于最低轉(zhuǎn)速惰轉(zhuǎn);當(dāng)運(yùn)行液氧泵出現(xiàn)故障，電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，另一臺(tái)液氧泵聯(lián)鎖啟動(dòng)，10s備用液氧泵出口壓力達(dá)到主泵停止前的轉(zhuǎn)速;當(dāng)運(yùn)行液氧泵出現(xiàn)故障，壓力下降時(shí)，手動(dòng)停止電機(jī)，另一臺(tái)液氧泵聯(lián)鎖啟動(dòng)，10s備用液氧泵出口壓力達(dá)到主泵停止前的轉(zhuǎn)速。檢查停運(yùn)液氧泵，故障排處后再次啟動(dòng)液氧泵低速惰轉(zhuǎn)。

1．5 液氧泵停車

正常停車時(shí)，逐漸降低液氧泵負(fù)荷至最低轉(zhuǎn)速，DCS上點(diǎn)停泵停機(jī)。長(zhǎng)期停車關(guān)閉泵進(jìn)出口閥，排凈液氧泵管線和泵體液體，加溫吹除合格;短期停車時(shí)，保持泵體處于預(yù)冷結(jié)束階段，隨時(shí)準(zhǔn)備啟動(dòng);此時(shí)需保證密封氣繼續(xù)供應(yīng)。液氧泵跳車條件基本為:空冷增壓機(jī)停車、液氧泵電機(jī)軸承溫度高于70℃、氧氣出換熱器溫度低于－15℃、冷箱基礎(chǔ)溫度低于－60℃、主冷箱液位低于30%、冷箱停車連鎖觸發(fā)、電源失電、軸溫低于－25℃、氧泵出入口差壓大于1MPa。跳車邏輯一般調(diào)試為當(dāng)某一聯(lián)鎖動(dòng)作，DCS將自動(dòng)完成以下程控性保護(hù):電機(jī)斷電，液氧泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，回流閥打開(kāi)，液氧泵進(jìn)出口閥關(guān)閉，放空閥打開(kāi)。當(dāng)液氧泵因自身原因跳車后，另一臺(tái)液氧泵自動(dòng)運(yùn)行。

1．6 安全技術(shù)及注意事項(xiàng)

當(dāng)冷凝蒸發(fā)器液面達(dá)到最小規(guī)定值時(shí)，可有步驟地減少透平膨脹機(jī)的產(chǎn)冷量或向貯槽輸送液體產(chǎn)品，如果空氣壓縮機(jī)的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到最大值，而下塔的壓力仍有下降趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)提前減少透平膨脹機(jī)的產(chǎn)冷量或向貯槽排放液體產(chǎn)品。

2 并聯(lián)運(yùn)行式液氧泵的啟動(dòng)調(diào)試

2．1 啟動(dòng)液氧泵

液氧泵并聯(lián)運(yùn)行啟動(dòng)條件滿足后，以前述1．1的方式通過(guò)DCS分別啟動(dòng)液氧泵，控制液氧泵出口壓力穩(wěn)定。

2．2 氧氣流量的建立

2．2．1 高壓氧管道未充壓工況時(shí)的流量建立

氧泵處于惰轉(zhuǎn)狀態(tài)，且泵出口壓力穩(wěn)定;氧氣放空閥開(kāi)60%，緩慢打開(kāi)出口閥1~2圈，然后緩慢關(guān)小氧氣放空閥，以高壓氧管道壓力與氧泵出口壓力壓差相差不大于0．1MPa（G）為正常。緩慢預(yù)冷氧泵出口至高壓板式換熱器氧通道，穩(wěn)定下降到－170℃后，緩慢逐漸全開(kāi)氧泵出口閥，控制高壓板式換熱器端面溫差小于6℃。

2．2．2 高壓氧管道在充壓工況下的流量建立

2臺(tái)氧泵均處于惰轉(zhuǎn)狀態(tài)，且泵出口壓力穩(wěn)定;關(guān)閉氧氣放空閥緩慢打開(kāi)高壓空氣與高壓氧氣之間的連通閥，以高壓氧管道壓力比氧泵出口壓力壓差高 0．1MPa（G）為正常，充完后關(guān)閉;緩慢全開(kāi)1臺(tái)氧泵出口閥，此時(shí)應(yīng)配合調(diào)整V421開(kāi)度，控制高壓板式換熱器溫差小于6℃。緩慢全開(kāi)另一臺(tái)氧泵出口閥，使此液氧泵處于備用狀態(tài)。

2．2．3 高壓氧泵升壓，高壓氧氣建立流量

氧管道壓力穩(wěn)定后，逐漸通過(guò)變頻器增加負(fù)荷，同時(shí)緩慢關(guān)回流閥控制泵出口壓力，注意液氧泵的電流、軸承溫度、密封氣壓力、密封氣漏氣溫度等一切應(yīng)正常;逐漸打開(kāi)氧氣放空閥，提高氧氣流量，增壓機(jī)的負(fù)荷應(yīng)與液氧泵的負(fù)荷同步進(jìn)行調(diào)節(jié)，逐步加載至滿負(fù)荷;調(diào)節(jié)液氧泵變頻器提高泵的轉(zhuǎn)速，緩慢增大泵出口壓力，調(diào)整氧管道壓力到額定壓力和流量穩(wěn)定后將投自動(dòng)。打開(kāi)氧氣送出旁通閥，對(duì)氧管道緩慢進(jìn)行升壓，待氧氣送出閥前后壓差小于0．5MPa（G）時(shí)，緩慢打開(kāi)該閥。

2．2．4 兩套空分并氧操作及退出操作

一套空分穩(wěn)定運(yùn)行供應(yīng)氧氣，另一套空分并入氧氣的操作。并入氧氣的空分裝置液氧泵在惰轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)通過(guò)DCS緩慢開(kāi)啟氧氣送出閥至全開(kāi)狀態(tài)，然后調(diào)整氧泵變頻和回流閥開(kāi)度，通過(guò)放空建立穩(wěn)定的流量，壓力稍低于另一套空分裝置提供氧氣的壓力，然后根據(jù)后續(xù)需要氧氣量的增加，逐漸調(diào)整放空閥的開(kāi)度，維持穩(wěn)定的流量和與另一套空分裝置基本一致的壓力;根據(jù)后續(xù)減少氧氣量的數(shù)值，逐漸通過(guò)放空閥維持先前穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的供氧氣，當(dāng)另一套空分完全滿足供氣要求后，空分裝置液氧泵可根據(jù)要求進(jìn)行減變頻操作，降低供應(yīng)氧氣壓力直至氧氣供氣完全退出管網(wǎng);并氧與退出操作時(shí)兩套空分裝置必須緊密配合協(xié)調(diào)一致來(lái)完成操作。

2．3 正常運(yùn)行過(guò)程中精餾工況的調(diào)整

按要求，將分析記錄儀表投入;按各分析點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)精餾工況進(jìn)行調(diào)整;在調(diào)整時(shí)，產(chǎn)品取出量維持在設(shè)計(jì)值的80%左右;當(dāng)工況穩(wěn)定后，可加大產(chǎn)品取出量到規(guī)定值，將污氮?dú)饧兌染S持在規(guī)定指標(biāo)上;氧氣產(chǎn)品的產(chǎn)量、純度、壓力均達(dá)到指標(biāo)時(shí)逐漸把氧氣從放空管路切換到產(chǎn)品輸出管路上;注意主冷液氧液面應(yīng)保持穩(wěn)定，不能下降，必要時(shí)，可增加透平膨脹機(jī)的產(chǎn)冷量。

2．4 積液調(diào)整階段安全注意事項(xiàng)

當(dāng)預(yù)冷液氧泵時(shí)，液氧一定要向安全的區(qū)域排放，以免發(fā)生危險(xiǎn);液氧泵出口閥門絕對(duì)不允許在反向高壓力差的情況下開(kāi)啟，否則容易導(dǎo)致閥門損壞;預(yù)冷閥千萬(wàn)不可以在壓力大于1．0MPa（G）下操作;在液化階段，膨脹機(jī)的出口溫度盡可能保持較低，但不低于－172℃。

2．5 并聯(lián)制液氧泵的停車調(diào)試

2．5．1 氧分餾停車

根據(jù)工藝要求，準(zhǔn)備停止向系統(tǒng)供產(chǎn)品氣，把儀表空氣系統(tǒng)切換到備用儀表空氣管線上;停止向系統(tǒng)供產(chǎn)品高壓氧氣;液氧泵緩慢減量減負(fù)荷，直至降低到最低轉(zhuǎn)速，停液氧泵，同時(shí)根據(jù)高壓氧氣壓力和流量的降低，及時(shí)降低高壓空氣壓力和流量，緩慢關(guān)閉高壓氧氣送出閥。膨脹機(jī)逐漸減負(fù)荷，回流閥緩慢全開(kāi)，噴嘴關(guān)至膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速降到約10000r，停膨脹機(jī);增壓機(jī)各段出口回流閥緩慢打開(kāi)，增壓機(jī)緩慢降負(fù)荷，空壓機(jī)緩慢降負(fù)荷，但空壓機(jī)出口壓力保證不要低于0．45MPa。集控人員與現(xiàn)場(chǎng)人員配合，切換分子篩再生氣流路，用閥后的空氣再生;緩慢關(guān)小閥門，開(kāi)大液空進(jìn)上塔閥，將下塔液空逐漸打入上塔，當(dāng)下塔液空液面降為零時(shí)，關(guān)閉出口閥。如果下塔重新出現(xiàn)液體時(shí)，繼續(xù)上述操作，直至下塔液位為零;緩慢關(guān)小空氣進(jìn)下塔空氣閥;逐漸關(guān)閉空氣進(jìn)下塔空氣閥;當(dāng)上塔壓力全部卸完后，排空閥必須關(guān)閉;打開(kāi)主冷排液閥、液氧泵排液閥進(jìn)行排液;排液完畢后靜置2h，然后開(kāi)始加溫。膨脹機(jī)的加溫可在停膨脹機(jī)后開(kāi)始;緩慢打開(kāi)空氣進(jìn)下塔空氣閥，對(duì)分餾塔進(jìn)行全面吹除的同時(shí)對(duì)分餾塔進(jìn)行全面加溫;分餾系統(tǒng)加溫至常溫后加溫結(jié)束，關(guān)閉冷箱上所有閥門，分餾塔內(nèi)部維持微正壓狀態(tài);控制室人員與現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員聯(lián)系，緩慢關(guān)閉增壓機(jī)進(jìn)口閥，現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)增壓機(jī)臨時(shí)補(bǔ)氣閥;分子篩程序暫停;停預(yù)冷系統(tǒng)。在空冷塔出口壓力比較高時(shí)[≥0．42MPa（G）]，可先手動(dòng)關(guān)閉水冷塔進(jìn)水閥，當(dāng)水冷塔液位下降至300mm時(shí)停低溫水泵（冬季環(huán)境溫度低時(shí)，打開(kāi)水冷塔進(jìn)水管道的倒淋排干凈水，防止進(jìn)水管道凍結(jié)）。同時(shí)，手動(dòng)調(diào)節(jié)空冷塔液位調(diào)節(jié)閥，利用空冷塔內(nèi)的壓力排出空冷塔底部的水，當(dāng)空冷塔內(nèi)壓力≤0．42MPa（G）時(shí)，停常溫水泵（常溫水泵停運(yùn)后，打開(kāi)常溫水進(jìn)水管道最低點(diǎn)倒淋防止凍結(jié)）;關(guān)閉分子篩所有閥門;停汽輪機(jī)，停止原料空氣壓縮機(jī)、空氣增壓機(jī)。

2．5．2 液氧泵停車

正常停車時(shí)，通過(guò)變頻器逐漸降低液氧泵負(fù)荷至最低轉(zhuǎn)速，同時(shí)回流閥緩慢全開(kāi)，DCS上點(diǎn)擊“停液氧泵”。同時(shí)高壓空氣的壓力和流量配合調(diào)節(jié);長(zhǎng)期停車時(shí)，關(guān)閉泵進(jìn)出口閥，排凈液氧泵管線和泵體液體后，靜置30min，然后緩慢微開(kāi)加溫氣閥，緩慢加溫，直至加溫吹除合格;如遇短期停車且有密封氣供應(yīng)的情況下，可保持泵體處于預(yù)冷結(jié)束階段，隨時(shí)準(zhǔn)備啟動(dòng)。

2．5．3 液氧泵臨時(shí)停車

一臺(tái)液氧泵故障停車后，另一臺(tái)冷備中的液氧泵會(huì)在10s內(nèi)啟動(dòng)，維持先前的運(yùn)行狀況，此時(shí)需注意調(diào)整高壓空氣的壓力與流量，使高壓板式換熱器正常工作;如果2臺(tái)氧泵都不需要運(yùn)行，則需要重新調(diào)整高板的換熱工況，同時(shí)調(diào)整機(jī)組高壓空氣壓力和流量。

3 注意事項(xiàng)

低溫液體不允許在容器內(nèi)低液面蒸發(fā)，低溫液體在主冷存放時(shí)，主冷碳?xì)浠衔锇凑ｎl次分析，在線分析不能停，如果主冷里面碳?xì)浠衔锓治龀瑯?biāo)或當(dāng)主冷內(nèi)剩下正常液位的20%時(shí)，必須全部排放干凈。在室外氣溫低于零度時(shí)，停車后需把容器和管道中的水排盡，以免凍結(jié);空分裝置經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，在分餾塔系統(tǒng)的低溫容器和管道可能產(chǎn)生冰、干冰或機(jī)械粉末的沉積，阻力逐步增大。因此，在每次停車后或者運(yùn)轉(zhuǎn)2年后，必須對(duì)分餾塔進(jìn)行加溫解凍以去除這些沉積物。

4 結(jié)語(yǔ)

在將上述啟動(dòng)調(diào)試技術(shù)推廣應(yīng)用于眾多深冷高低壓液氧泵的開(kāi)車過(guò)程中，驗(yàn)證了該技術(shù)的科學(xué)、合理性，而且啟動(dòng)調(diào)試中的變通性極強(qiáng)，適宜各種工況和運(yùn)行方式下的工藝性啟動(dòng)調(diào)試，值得進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

[1] 王麗麗．空冷技術(shù)讀本[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009．

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[4] 杜維．過(guò)程檢測(cè)儀表及技術(shù)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010．

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Process Start Debugging of Cryogenic Liquid Oxygen Pump

ZHUHo ng-liang，WUXiao-tao，YANGLiang-ying， XUEJia-ke，DUYue， ZHUTeng
（Chongqing Sichuan Instrument Automation Engineering Overhaul Service Co．，Ltd．，Chongqing401121， China）

T H 3

B

1671-9905（2011）09-0070-04

竺洪亮（1974-），男，本科，工程師，浙江嵊州人，主要從事自動(dòng)化檢修與管理相關(guān)工作，重慶川儀自動(dòng)化檢修服務(wù)有限公司，手機(jī):13309122588，Email:xlf8899000＠126．com

2011-05-24