空分設(shè)備低溫液體泵操作方法與維護(hù)改造措施

周金城

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司氣體銷(xiāo)售分公司，安徽馬鞍山 243011）

1 引言

低溫液體泵是組成空分設(shè)備的重要單元設(shè)備，低溫液體泵安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)空分設(shè)備工況影響較大?，F(xiàn)以馬鋼20000m3/h與35000m3/h空分設(shè)備配備的低溫液體泵為例，對(duì)液氧泵、循環(huán)粗氬泵、汽化氧泵、汽化氬泵運(yùn)用的操作方法與實(shí)施的維護(hù)改造措施作一介紹。

2 液氧泵

馬鋼20000m3/h空分設(shè)備采用液氧內(nèi)壓縮流程，配備2臺(tái)液氧泵，1用1備，將從主冷抽取液氧加壓送至主換熱器汽化、復(fù)熱后，進(jìn)入馬鋼氧氣管網(wǎng)。

液氧泵為單級(jí)離心式、充氣迷宮式密封的低溫液體泵，采用變頻電機(jī)拖動(dòng)。液氧泵泵體與變頻電機(jī)之間傳動(dòng)軸是密封的。

2.1 操作方法

2.1.1 啟動(dòng)操作

（1）啟動(dòng)前操作：液氧泵在預(yù)冷前將密封氣壓力調(diào)至規(guī)定值。液氧泵預(yù)冷，先開(kāi)啟液氧泵進(jìn)液管道上的排液閥，對(duì)液氧泵進(jìn)液管道冷卻，在排液閥出口均為液體時(shí)，全關(guān)進(jìn)液管道上的排液閥，對(duì)泵體冷卻。

液氧泵冷卻初期，全開(kāi)回流閥，回收部分在泵體內(nèi)汽化液氧。液氧泵冷卻后期，開(kāi)啟泵體吹除閥，在吹除閥出口均為液體時(shí)，結(jié)束液氧泵預(yù)冷。

液氧泵預(yù)冷期間，根據(jù)泵體泄漏溫度變化，需再次調(diào)節(jié)密封氣壓力與流量，保持泄漏溫度在規(guī)定值。同時(shí)，將軸承電加熱器投入自動(dòng)狀態(tài)，保持軸溫在規(guī)定值。

（2）啟動(dòng)時(shí)操作：?jiǎn)?dòng)液氧泵，根據(jù)該泵性能曲線(xiàn)，逐步增加變頻器頻率，增加液氧泵轉(zhuǎn)速，提高液氧泵出口壓力與流量。液氧泵加載同時(shí)，調(diào)節(jié)空氣增壓機(jī)Ⅰ、Ⅱ段出口壓力與流量，保證主換熱器熱端溫差與中部溫度在規(guī)定值。

液氧泵加載時(shí)，注意主冷與下塔塔釜液空液位變化，根據(jù)物料與冷量平衡原理，逐步增大進(jìn)入下塔膨脹空氣量，同時(shí)調(diào)節(jié)液空節(jié)流閥，保持主冷與下塔塔釜液空液位穩(wěn)定。

2.1.2 運(yùn)行操作

（1）液氧泵變負(fù)荷，根據(jù)公司生產(chǎn)狀況，氧氣產(chǎn)量作增量、減量操作。增量操作：作增量操作時(shí)，需先調(diào)節(jié)液氧泵回流閥，在回流閥全關(guān)后，逐步增加變頻器頻率，提高液氧泵轉(zhuǎn)速，增加氧氣產(chǎn)量。在增量操作中，注意變頻電機(jī)電流變化，保證液氧泵運(yùn)行穩(wěn)定。

減量操作：根據(jù)液氧泵出口壓力與流量，逐步降低變頻器頻率，降低液氧泵轉(zhuǎn)速，在液氧泵轉(zhuǎn)速臨近不穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速區(qū)域時(shí)，停止調(diào)節(jié)液氧泵變頻器，開(kāi)啟液氧泵回流閥，調(diào)節(jié)生產(chǎn)所需產(chǎn)量，以此保證液氧泵減負(fù)荷過(guò)程中運(yùn)行穩(wěn)定。

（2）液氧泵切換與備用方法

液氧泵切換：20000m3/h空分設(shè)備配備2臺(tái)液氧泵，1用1備。在線(xiàn)運(yùn)行液氧泵故障或運(yùn)行到設(shè)定周期時(shí)，均需啟動(dòng)備用狀態(tài)液氧泵，停運(yùn)在線(xiàn)運(yùn)行液氧泵。

啟動(dòng)備用液氧泵，逐步增加液氧泵變頻器頻率、關(guān)回流閥，在保證主換熱器熱端出口氣氧壓力與流量穩(wěn)定條件下，同步降低在線(xiàn)運(yùn)行液氧泵變頻器頻率，避免因氧氣壓力、流量變化，造成空氣增壓機(jī)Ⅰ、Ⅱ段出口壓力、流量波動(dòng)，保證設(shè)備工況穩(wěn)定。

液氧泵備用：20000m3/h空分設(shè)備液氧泵備用方式采用冷備方法，即在線(xiàn)運(yùn)行的液氧泵運(yùn)行正常后，啟動(dòng)備用液氧泵，對(duì)備用液氧泵變頻器不增加頻率，使其轉(zhuǎn)速為零，將備用狀態(tài)液氧泵工作輪浸泡在低溫液體中，避免液氧泵采用低速惰轉(zhuǎn)備用方法，葉片攪拌低溫液體，因熱量導(dǎo)入部分液體氣化，液氧泵冷備狀態(tài)加載時(shí)汽蝕，其出口壓力、流量無(wú)法升至規(guī)定值，影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1.3 停機(jī)操作

液氧泵停運(yùn)后，必須在液氧泵進(jìn)出口閥、回流閥全關(guān)，液氧泵排液靜置后，對(duì)停機(jī)狀態(tài)液氧泵加溫。液氧泵加溫時(shí)，保持液氧泵轉(zhuǎn)速為零，否則停止加溫，以此保證在線(xiàn)運(yùn)行與加溫狀態(tài)的液氧泵安全。

2.2 維護(hù)改造措施

2.2.1 液氧泵軸承維護(hù)

定期對(duì)液氧泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)端、非驅(qū)動(dòng)端與泵體軸承潤(rùn)滑脂進(jìn)行更換。具體更換方法如下：

電機(jī)軸承油脂更換：液氧泵處于停運(yùn)狀態(tài)，對(duì)液氧泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)端、非驅(qū)動(dòng)端更換50%油脂量。啟動(dòng)液氧泵，在變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速升至20%額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，對(duì)變頻電機(jī)軸承注入剩余50%油脂量。避免軸承內(nèi)油脂超壓，造成軸承溫度快速上升和高速運(yùn)行時(shí)損壞軸承。

泵體軸承油脂更換：液氧泵處于停運(yùn)狀態(tài)，對(duì)泵體軸承油脂一次性全部更換，而后將軸承電加熱器投運(yùn)加熱，低速運(yùn)行24h。

2.2.2 液氧泵密封氣改造

20000m3/h空分設(shè)備液氧泵密封氣與儀表氣共用一股減壓至0.5M Pa氮?dú)夤艿?，該股氮?dú)夤艿懒髁繛閮x表氣設(shè)計(jì)流量。液氧泵運(yùn)行時(shí)因密封氮?dú)鈮毫?、流量低，液氧泵泄漏溫度降至?lián)鎖值跳機(jī)。

為此，2006年5月，馬鋼對(duì)液氧泵密封氮?dú)夤艿栏脑欤岣呙芊鈿鈮毫εc流量，具體改造措施如下：

單獨(dú)從馬鋼中壓氮?dú)夤芫W(wǎng)接一股氮?dú)?，?jīng)減壓閥減壓后進(jìn)入2臺(tái)液氧泵密封氮?dú)夤艿?，從而有效提高密封氣壓力與流量，使液氧泵泄漏溫度達(dá)到規(guī)定值。保證液氧泵穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.3 液氧泵變頻器移位改造

20000m3/h空分設(shè)備液氧泵變頻器原設(shè)計(jì)設(shè)置在液氧泵露天現(xiàn)場(chǎng)，在雷電與雨雪天氣時(shí)，液氧泵變頻器受天氣因素影響大，變頻器故障率高，造成液氧泵跳機(jī)故障。

2012年10月，馬鋼組織人員將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的液氧泵變頻器拆卸，移至20000m3/h空分設(shè)備低壓電配電房?jī)?nèi)，避免液氧泵變頻器因天氣原因發(fā)生故障，保證液氧泵運(yùn)行穩(wěn)定。

3 循環(huán)粗氬泵

20000m3/h空分設(shè)備采用全精餾制氬流程，粗氬塔分為粗氬Ⅰ塔、粗氬Ⅱ塔2段，粗氬Ⅰ塔與粗氬Ⅱ塔之間使用2臺(tái)循環(huán)粗氬泵聯(lián)系，1用1備。循環(huán)粗氬泵將粗氬Ⅱ塔塔釜液體加壓后送至粗氬Ⅰ塔塔頂，作為粗氬Ⅰ塔回流液參與精餾。

循環(huán)粗氬泵為單級(jí)離心式、氮?dú)獬錃饷詫m密封的低溫液體泵，采用變頻電機(jī)拖動(dòng)。循環(huán)粗氬泵泵體與變頻電機(jī)之間傳動(dòng)軸是裸露大氣。

3.1 操作方法

3.1.1 啟動(dòng)操作

（1）啟動(dòng)前操作：將密封氮?dú)鈮毫φ{(diào)至規(guī)定值，不使壓力偏高，避免密封氮?dú)馔ㄟ^(guò)循環(huán)粗氬泵進(jìn)入粗氬塔內(nèi)，造成粗氬塔“氮塞”或氬氣中氮組份含量高。在循環(huán)粗氬泵預(yù)冷期間，轉(zhuǎn)動(dòng)循環(huán)粗氬泵傳動(dòng)軸進(jìn)行盤(pán)車(chē)。

（2）啟動(dòng)時(shí)操作：?jiǎn)?dòng)循環(huán)粗氬泵，根據(jù)該泵性能曲線(xiàn)，逐步增加變頻器頻率。在循環(huán)粗氬泵轉(zhuǎn)速大于臨界轉(zhuǎn)速后，通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)粗氬泵回流閥，控制循環(huán)粗氬泵出口壓力與流量，保持主冷液位、氧純度與氬餾份含氬量穩(wěn)定。

3.1.2 運(yùn)行操作

（1）變負(fù)荷操作

增負(fù)荷操作：在逐步增加循環(huán)粗氬泵變頻器頻率、關(guān)小回流閥時(shí)，必須同步調(diào)節(jié)泵出口總管壓力調(diào)節(jié)閥V 713，維持循環(huán)粗氬泵出口壓力穩(wěn)定，以此增加循環(huán)粗氬泵出口流量。

減負(fù)荷操作：將循環(huán)粗氬泵轉(zhuǎn)速降至臨近不穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速區(qū)域時(shí)，需開(kāi)啟回流閥，調(diào)節(jié)該泵出口壓力與流量。

（2）循環(huán)粗氬泵切換操作

對(duì)冷備狀態(tài)循環(huán)粗氬泵逐步加載，同步降低在線(xiàn)工作循環(huán)粗氬泵變頻器頻率，同時(shí)調(diào)節(jié)泵出口總管壓力調(diào)節(jié)閥V 713，保持進(jìn)入粗氬Ⅰ塔頂部液體流量穩(wěn)定，保證主塔與粗氬塔工況正常。

3.2 維護(hù)改造措施

3.2.1 增設(shè)傳動(dòng)軸反吹氣源改造

20000m3/h空分設(shè)備配備的循環(huán)粗氬泵泵體與變頻電機(jī)之間傳動(dòng)軸是裸露大氣中，循環(huán)粗氬泵在線(xiàn)運(yùn)行與冷備狀態(tài)時(shí)，因泵體冷量擴(kuò)散，傳動(dòng)軸易結(jié)冰，使在線(xiàn)運(yùn)行循環(huán)粗氬泵電流過(guò)大跳泵。冷備狀態(tài)循環(huán)粗氬泵傳動(dòng)軸凍結(jié)，轉(zhuǎn)速為零，無(wú)法加載。

為此，2012年7月，馬鋼對(duì)循環(huán)粗氬泵傳動(dòng)軸采取增設(shè)反吹氮?dú)鈿庠锤脑?，避免傳?dòng)軸凍結(jié)，具體改造措施如下：

從20000m3/h空分設(shè)備加溫氮?dú)饪偣苌辖右还傻獨(dú)?，?jīng)減壓閥減壓后送至裸露在大氣中循環(huán)粗氬泵傳動(dòng)軸處，對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行加溫。有效避免在線(xiàn)運(yùn)行與冷備狀態(tài)循環(huán)粗氬泵傳動(dòng)軸凍結(jié)，保證設(shè)備安全。

3.2.2 回流管線(xiàn)改造

20000m3/h空分設(shè)備配備2臺(tái)循環(huán)粗氬泵共用1股回流管、一只回流閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，該股回流管接至泵出口總管上，將循環(huán)粗氬泵出口液體回流到粗氬Ⅱ塔內(nèi)。

循環(huán)粗氬泵切換至備用泵時(shí)，2臺(tái)循環(huán)粗氬泵工況相互影響，備用泵與工作泵易同時(shí)發(fā)生汽蝕，造成粗氬塔與主塔工況波動(dòng)。為此，2004年5月，在杭氧設(shè)計(jì)人員具體指導(dǎo)下，對(duì)20000m3/h空分設(shè)備循環(huán)粗氬泵回流管線(xiàn)進(jìn)行改造，具體改造措施如下：

取消連接在泵出口總管上回流管，將該回流管進(jìn)口端接到1臺(tái)循環(huán)粗氬泵出口閥前管道上，利用原有回流閥對(duì)此泵調(diào)節(jié)。另新增1路回流管，將其進(jìn)口端接到另1臺(tái)循環(huán)粗氬泵出口閥前，同時(shí)增設(shè)1只同型號(hào)回流閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)該泵調(diào)節(jié)。從而有效實(shí)現(xiàn)2臺(tái)循環(huán)粗氬泵平穩(wěn)切換，保證工況穩(wěn)定。循環(huán)粗氬泵回流管線(xiàn)改造示意圖如圖1所示。

圖1 循環(huán)粗氬泵回流管線(xiàn)改造前后對(duì)比

4 汽化氧泵

馬鋼35000m3/h空分設(shè)備為法液空設(shè)計(jì)、制造，原設(shè)計(jì)配備2臺(tái)離心式汽化氧泵與1臺(tái)水浴式汽化器，離心式汽化氧泵采用氮?dú)獬錃饷詫m密封。在空分設(shè)備故障停機(jī)或氧氣管網(wǎng)壓力低時(shí)，啟動(dòng)汽化氧泵，將液氧貯槽內(nèi)液氧加壓后經(jīng)水浴式汽化器汽化、復(fù)熱送至管網(wǎng)，保證馬鋼氧氣管網(wǎng)平衡。

4.1操作

4.1.1 啟動(dòng)前操作

（1）汽化氧泵冷卻前，將密封氣壓力調(diào)至大于參考?jí)毫?.2M Pa。氣化氧泵冷卻后期，將密封氣壓力調(diào)至大于參考?jí)毫?.02M Pa。

汽化氧泵啟動(dòng)前、冷卻期間均應(yīng)盤(pán)車(chē)，確認(rèn)汽化氧泵轉(zhuǎn)軸無(wú)卡阻現(xiàn)象。

（2）汽化氧泵預(yù)冷：稍開(kāi)汽化氧泵進(jìn)液閥，開(kāi)排液閥，全開(kāi)回流閥，對(duì)汽化氧泵預(yù)冷。在汽化氧泵排液閥出口均為液體時(shí)，全關(guān)排液閥，結(jié)束預(yù)冷，同時(shí)全開(kāi)汽化氧泵進(jìn)出口閥門(mén)，保持回流閥全開(kāi)狀態(tài)。

汽化氧泵預(yù)冷期間，液氧貯槽壓力由貯槽放空閥調(diào)節(jié)，將貯槽壓力調(diào)至大于正常運(yùn)行值低于貯槽壓力高報(bào)警值，以此提高汽化氧泵吸入壓力，便于啟動(dòng)。

4.1.2 啟動(dòng)時(shí)操作

啟動(dòng)汽化氧泵后，利用汽化氧泵回流閥調(diào)節(jié)泵出口壓力。同時(shí)，根據(jù)水浴式汽化器出口氧氣溫度，同步調(diào)節(jié)蒸汽壓力，使水浴式汽化器出口氧氣溫度大于10℃，保證氧氣管道運(yùn)行安全。

汽化氧泵運(yùn)行期間，將水浴式汽化器水池水位投入自動(dòng)狀態(tài)控制，同時(shí)注意水浴式汽化器振動(dòng)情況，避免汽化器因振動(dòng)大而泄漏。

4.2 維護(hù)措施

定期對(duì)汽化氧泵泵前過(guò)濾器拆卸清洗，保證汽化氧泵吸入壓力不降低。定期對(duì)汽化氧泵拖動(dòng)電機(jī)與泵體軸承更換潤(rùn)滑油脂。

定期清洗水浴式汽化器水池，保證水浴式汽化器工作正常。

5 汽化氬泵

35000m3/h空分設(shè)備配備的柱塞式汽化氬泵，將液氬貯槽內(nèi)液氬加壓經(jīng)水浴式汽化器汽化、復(fù)熱后，輸送至馬鋼氬氣管網(wǎng)，供應(yīng)馬鋼生產(chǎn)需求。

5.1操作

5.1.1 啟動(dòng)操作

預(yù)冷：開(kāi)啟汽化氬泵進(jìn)液閥、排液閥對(duì)泵體冷卻，冷卻期間調(diào)節(jié)貯槽壓力，不使貯槽壓力低于低報(bào)警值，同時(shí)注意柱塞式汽化氬泵有無(wú)漏液現(xiàn)象。

啟動(dòng)：?jiǎn)?dòng)汽化氬泵后，逐步關(guān)排液閥，調(diào)節(jié)泵出口壓力，在泵出口壓力大于管網(wǎng)氬氣壓力時(shí)，開(kāi)啟出口閥，將氬氣輸送至管網(wǎng)。

因柱塞式汽化氬泵流量輸出是脈沖式，對(duì)吸入管道與出口管道產(chǎn)生振動(dòng)，汽化氬泵運(yùn)行時(shí)必須注意管道振動(dòng)狀況。同時(shí)確認(rèn)汽化氬泵阻尼器頂部必須無(wú)霜，如有結(jié)霜現(xiàn)象，必須停泵處理，保證設(shè)備安全。

5.1.2 停機(jī)操作

汽化氬泵停運(yùn)后，全關(guān)進(jìn)出口閥門(mén)、開(kāi)啟排液閥，將泵體低溫液氬排盡后，不必對(duì)汽化氬泵加溫，使其自然復(fù)溫即可。

汽化氧泵停運(yùn)后，調(diào)節(jié)液氬貯槽壓力調(diào)節(jié)閥，使貯槽壓力達(dá)到正常運(yùn)行值。

5.2 維護(hù)措施

柱塞式汽化氬泵運(yùn)行時(shí)管道閥門(mén)振動(dòng)大，故對(duì)振動(dòng)較大處管道閥門(mén)設(shè)置支架，保證設(shè)備安全。

同時(shí)，汽化氬泵密封器、出口閥門(mén)、單向閥故障率較高，故對(duì)上述易損部件訂購(gòu)備件。在汽化氬泵部件損壞時(shí)，可立即更換，保證汽化氬泵安全穩(wěn)定運(yùn)行。

6 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)空分設(shè)備配備的不同類(lèi)型、不同用途低溫液體泵的特點(diǎn)，結(jié)合低溫液體泵具體運(yùn)行環(huán)境，采用針對(duì)性的操作方法與維護(hù)改造措施，保證低溫液體泵安全穩(wěn)定運(yùn)行與空分設(shè)備工況正常。

[1]田現(xiàn)德，沈榮等.循環(huán)粗氬泵回流路的優(yōu)化改造[J].深冷技術(shù)，2011（6）：45-46.