全面改造 給水泵“術(shù)后”獲新生

楊啟堯

（貴州天福化工有限責任公司，貴州 福泉 550501）

貴州天福化工有限責任公司采用殼牌粉煤加壓氣化技術(shù)的大型煤化工裝置，年生產(chǎn)30萬t合成氨、20萬t甲醇、15萬t二甲醚項目。由次高壓給水泵為煤氣化裝置提供鍋爐給水，裝置設計能力為8.0MPa、144t/h。原配置為流量155m3/h、壓力7.88MPa的兩臺泵(1開1備)，但在實際運行中單臺泵運行只能滿足煤氣化裝置60%的負荷，生產(chǎn)效率較低，而兩臺泵并聯(lián)運行成本很高。為保證煤化工裝置能“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”地連續(xù)運行，決定對該泵進行技術(shù)改造。

一、泵參數(shù)及運行情況

1.改造前泵的性能參數(shù)見表1。

表1 改造前泵性能參數(shù)

2.運行及維修情況

改造前該泵單臺運行流量約96m3/h、出口壓力6.95MPa，遠遠低于該泵的設計能力，需運行兩臺才能滿足生產(chǎn)要求，成本高。而且煤化工裝置在初始開車時用水量約10m3/h，而回流管設計為直徑32mm管道，造成該泵初始開車時超過10h長期憋壓運行(見圖1“紅色”泵性能曲線圖)。引起泵的振動超標高達180μm/s、軸承壽命縮短、口環(huán)間隙磨損增大、出口溫度上升氣化、平衡盤磨損等問題，導致泵的效率下降，故障多發(fā)，影響生產(chǎn)。

圖1 改造前后泵性能曲線

經(jīng)統(tǒng)計該兩臺泵運行3年共檢修12次，平均每季度停車檢修1次，其中更換軸承多達9次，更換機封為7次，其他原因檢修2次，共產(chǎn)生維修及備件費為50余萬元。

二、改造實施情況

1.改變泵的性能參數(shù)

提高泵的揚程、流量和軸功率，詳細參數(shù)見表2。

表2 改造后泵性能參數(shù)

2.調(diào)整泵設計參數(shù)介質(zhì)溫度及對應密度的取值

改造前DG型泵為節(jié)段式多級離心泵，輸送不含固體顆粒的清水或物理、化學性質(zhì)類似于清水的液體，其設計允許介質(zhì)溫度為≤105℃。而實際運行工況的進口溫度為158℃(常溫水密度ρ=1 000kg/m3)，當介質(zhì)溫度為T=158℃時，密度ρ=909.3kg/m3(泵選型流量應為165m3/h)，原設計泵流量不能滿足設計要求。所以，對泵的壓力水頭和軸功率都有影響。

3.嚴格控制泵過流部位的間隙要求

改造前泵葉輪與密封環(huán)間隙較大，葉輪直徑為250mm，最大允許直徑間隙為1.5~2.5mm。加上轉(zhuǎn)子其他部位的跳動允許值偏大(表3)。使得泵的機械損失和水力損失較大，導致效率降低。

表3 轉(zhuǎn)子各部位跳動允許值 mm

改造后采用的DFJG型泵為兩端支承臥式多級離心泵，采用中心線支承方式。且嚴格控制各部位間隙，泵體密封環(huán)與葉輪密封環(huán)間隙為0.5~0.58mm，導葉套與輪轂密封環(huán)間隙為0.5~0.605mm，且平衡套與平衡鼓盤的間隙為0.5~0.565mm。

4.提高轉(zhuǎn)子各部位加工精度等級

葉輪口環(huán)處對內(nèi)孔的不同心度允差0.03mm，端面對內(nèi)孔跳動允差0.015mm。且轉(zhuǎn)子靜平衡試驗許用不平衡力矩為1.8N·mm(1.32g)；轉(zhuǎn)子動平衡允許殘余不平衡量(ε)8.01×10-3mm，實際測試結(jié)果最大為4.55×10-3mm。

5.改變最小回流控制方式

改造前設計采用直徑32mm管道加雙截止閥控制回流，此結(jié)構(gòu)回流管偏小且雙截止閥阻力較大，造成泵憋壓運行。

改造后該泵出口安裝最小回流閥(自動再循環(huán)控制閥)，有效保證泵在最小流量60m3/h時長期穩(wěn)定運行，為該泵提供最經(jīng)濟、最可靠的保護，能使泵在低負荷運行時有小流量介質(zhì)再循環(huán)，保證泵的最小流量，維持泵的穩(wěn)定運行，并具有止回功能，防止介質(zhì)倒流(圖2)。

圖2 最小回流閥

6.改變聯(lián)軸器的連接方式

改造前泵聯(lián)軸器為剛性凸緣聯(lián)軸器，對中要求高，易引起振動偏大。

改造后選用帶間隔軸的金屬疊片撓性聯(lián)軸器(圖3)，它具有補償不對中能力和緩振性能，使得泵運行平穩(wěn)。

圖3 帶間隔軸的金屬疊片撓性聯(lián)軸器

7.改變機械密封結(jié)構(gòu)及冷卻方式

改造前采用雙端面集裝式機械密封，外置工藝水冷卻。這樣，機封結(jié)構(gòu)復雜且備件貴，冷卻水進入泵內(nèi)會污染鍋爐給水。

改造后采用單端面機械密封，引用鍋爐給水經(jīng)換熱器冷卻后返回作機封冷卻水，有效的保證了鍋爐給水不受污染(圖4、5)。

三、改造前后效果及節(jié)能比較

1.改造前兩臺泵10天運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(表4)

當負荷工況不變時，運行10天向煤氣化裝置輸送合格鍋爐水39 563.7t，耗電量209 189kW·h。其中，每小時耗電量871.62kW·h，平均輸送鍋爐水164.85t/h。平均每6個月檢修1次，維修及消耗備件材料約為5萬元。

2.改造后單臺泵10天運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(表5)

圖4 單端面機械密封

圖5 機封冷卻水示意圖

表4 改造前兩臺泵10天運行數(shù)據(jù)

表5 改造后單臺泵10天運行數(shù)據(jù)

在相同工況下，運行10天，向煤氣化裝置輸送合格鍋爐水39 492.06t，耗電量為132 123kW·h，每小時耗電量為550.51kW·h，平均輸送鍋爐水164.55t/h。

3.泵改造前后性能曲線圖比較

如圖1所示：當流量Q=150m3/h、揚程H2大于H1，軸功率與泵效很接近；當流量Q=180m3/h、揚程H2明顯大于H1，軸功率與泵效則是改造后優(yōu)于改造前。再加上改造前泵的參數(shù)選擇、加工精度等方面的影響，造成泵實際運行參數(shù)明顯低于設計參數(shù)。且改造后泵正常給水流量可達187m3/h，軸承振值一直穩(wěn)定在11μm左右、軸承溫度為45℃左右，該泵運行工況穩(wěn)定良好。

四、結(jié)論

在輸送鍋爐水量、揚程等工藝參數(shù)相同的情況下，每小時節(jié)電321.12kW·h。若運行300天，電價按0.5元/kW·h計，每年可節(jié)約電費約為115.56萬元，這是直接節(jié)能降耗成果。如果按影響煤氣化裝置停車或降負荷運行造成的間接損失，每年可達300萬。泵改造后的綜合性能對運行成本、維修費、運行穩(wěn)定性和可靠性以及泵高效率所產(chǎn)生的經(jīng)濟價值和節(jié)能效果非常顯著，為保證生產(chǎn)主裝置能“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”地運行提供了強有力的保障。