分子篩輸送泵上量不穩(wěn)故障分析及改進(jìn)

朱輝（蘭州石化公司，甘肅　蘭州　730060）

分子篩輸送泵上量不穩(wěn)故障分析及改進(jìn)

朱輝（蘭州石化公司，甘肅蘭州730060）

針對(duì)三套分子篩生產(chǎn)裝置二交分子篩輸送泵13/7、8頻繁發(fā)生上量不穩(wěn)，造成后系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)量波動(dòng)的故障，通過(guò)對(duì)工況，輸送泵及其出入口管線，閥門等阻力分析計(jì)算，找出了故障發(fā)生的原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，實(shí)現(xiàn)設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，保證裝置的連續(xù)生產(chǎn)。

漿液輸送泵；上量不穩(wěn)；氣蝕；管阻

1　設(shè)備概況

三套分子篩漿液輸送泵13/7、8所在流程是將分子篩二交交換罐的分子篩漿液輸送至二交濾機(jī)進(jìn)行交換洗滌。自裝置2009年10月擴(kuò)能改造投產(chǎn)以來(lái)，此泵所在使用過(guò)程中，頻繁發(fā)生上量不穩(wěn)情況以及機(jī)封泄漏故障，最嚴(yán)重時(shí)平均使用周期約為5.6天。崗位操作人員頻繁切換及處理，最高為8次/班，平均3-4次/班。上量不穩(wěn)會(huì)造成濾機(jī)濾餅厚度不均，影響交換洗滌效果，造成收率降低等后果，對(duì)分子篩產(chǎn)量及質(zhì)量造成影響。

該泵基本工況為：漿液溫度為60～90℃，固含量為180～250g/L。最大流量：6m3/h.

設(shè)備型號(hào)為：LJB65-40-50，揚(yáng)程38m，轉(zhuǎn)速：2950rpm，電機(jī)功率：11KW。

2　原因分析

2.1故障分析

在過(guò)濾器使用初期，漿液中固相無(wú)大顆渣子。由以上計(jì)算可知，泵不會(huì)發(fā)生汽蝕。在流量為6m3/h，液位2m時(shí)，泵出口實(shí)際實(shí)際揚(yáng)程為40m，而泵出口水頭損失hwout=39.45m，泵揚(yáng)程僅高于泵出口線水頭損失1%；考慮到泵殼體、口環(huán)、葉輪等的磨損，出口閥門未全開(kāi)，罐內(nèi)液位逐漸下降等情況下，揚(yáng)程會(huì)小于泵出口水頭損失。此段時(shí)間，泵的主要故障應(yīng)為上量不穩(wěn)。

但在實(shí)際工況下，由于漿液中會(huì)存在一定渣子，罐內(nèi)虹吸口及過(guò)濾器會(huì)因?yàn)樵又饾u積累而使泵入口水頭損失增大。在過(guò)濾器使用中期，泵入口處壓力會(huì)進(jìn)一步降低。原泵的進(jìn)料方式為側(cè)向吸入，葉輪為閉式，機(jī)械密封內(nèi)裝。當(dāng)泵內(nèi)負(fù)壓過(guò)低時(shí)，機(jī)械密封動(dòng)環(huán)彈簧背壓會(huì)降低，導(dǎo)致密封面預(yù)緊力下降。由于介質(zhì)為固相顆粒的漿液，顆粒容易進(jìn)入密封面，導(dǎo)致空氣進(jìn)入殼體，引發(fā)上量不穩(wěn)、抽空導(dǎo)致機(jī)械密封燒。

在過(guò)濾器使用后期，過(guò)濾器及罐內(nèi)虹吸管積渣過(guò)多時(shí)，泵入口壓力Pa會(huì)下降，導(dǎo)致NPSHa＜NPSHr，從而產(chǎn)生汽蝕。造成實(shí)際使用中的泵上量不穩(wěn)、機(jī)械密封失效、振動(dòng)異響、葉輪殼體磨損等情況發(fā)生。

2.2改進(jìn)措施及效果

2.2.1出入口管程及工況改進(jìn)

為了減緩或消除泵的故障，從以下幾個(gè)方面做了改進(jìn)：

（1）將泵入口由虹吸管改為直接從罐底排空閥進(jìn)入，目的是消除虹吸管口水頭損失，縮短入口管程。

（2）利用交換罐互相切換間隙，對(duì)罐底渣子清理，并及時(shí)清理過(guò)濾器，過(guò)濾器篩板網(wǎng)眼孔徑由原來(lái)的Φ6擴(kuò)大至Φ8，延緩過(guò)濾器中渣子對(duì)篩板的堵塞，延長(zhǎng)過(guò)濾器使用周期，減小水頭損失，但這樣會(huì)導(dǎo)致結(jié)焦堵塞泵出口角閥。

（3）葉輪前端增加誘導(dǎo)輪。

（4）將流量計(jì)由原來(lái)DN25改為DN50，減少由角閥至濾機(jī)的彎頭數(shù)量，減小出口管頭損失。

（5）將交換后漿液溫度降至≤80℃后，進(jìn)行輸送；

（6）采用變頻器控制。

降低轉(zhuǎn)速能有效降低泵汽蝕余量。

效果：汽蝕及上量不穩(wěn)現(xiàn)象減少，但不能消除。交換罐液位高于1.5m時(shí)，流量較為平穩(wěn)。但交換罐液位較低時(shí)，流量仍然不穩(wěn)。

2.2.2利用裝置閑置泵更換其中一臺(tái)輸送泵

對(duì)比效果:

（1）流量在Q=6m3/h時(shí)，原有泵出口壓力為0.4MPa時(shí)，臨時(shí)泵出口壓力為0.6MPa；

（2）同樣工況下，原有泵在介質(zhì)溫度≥80℃時(shí)，有氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，抽空時(shí)伴有機(jī)械密封失效情況發(fā)生；臨時(shí)泵基本沒(méi)有氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，只有在抽空情況下，伴有出口壓力低，上量不穩(wěn)情況發(fā)生；

（3）維修情況：

臨時(shí)泵軸承箱軸承失效原因?yàn)榇吮幂S承箱軸承潤(rùn)滑為脂潤(rùn)滑，在轉(zhuǎn)速為2950rpm的情況下，必須頻繁加注，維護(hù)要求較高。

機(jī)械密封失效原因是，動(dòng)靜環(huán)距離葉輪過(guò)遠(yuǎn)，自沖洗情況差，機(jī)械密封容易發(fā)生干磨，O型圈容易碳化。

效果：臨時(shí)泵上量穩(wěn)定性好，但維修時(shí)間較長(zhǎng)，且一般為大修，機(jī)封容易發(fā)生干摩，O型圈碳化頻繁。

改進(jìn)：對(duì)機(jī)械密封改裝冷卻水套，并利用變頻控制，能明顯改善葉輪的使用周期，最長(zhǎng)使用周期為60天。

2.3設(shè)備更新

2.4.1選型要求

根據(jù)輸送泵使用情況，并比較臨時(shí)泵和原有泵使用情況，作出以下要求：

（1）更新泵汽蝕余量（NPSHr）≤2.2m；

（2）軸承箱為潤(rùn)滑油浸潤(rùn)式潤(rùn)滑；

（3）新泵必須有對(duì)機(jī)械密封的冷卻沖洗裝置；

（4）平滑的性能曲線（H-Q）

2.4.2設(shè)備更新后使用情況新設(shè)備在2012年7月更新后，設(shè)備的上量不穩(wěn)、機(jī)封泄漏故障大幅下降，平均運(yùn)行周期達(dá)110天左右。

3　結(jié)語(yǔ)

泵揚(yáng)程不足是導(dǎo)致分子篩輸送泵上量不穩(wěn)的主要原因。因此泵改進(jìn)后，泵的故障率大幅下降。

由于更新泵額定揚(yáng)程較泵出口壓力降有一定富余量，且通過(guò)閘閥角閥等調(diào)節(jié)流量相當(dāng)于增加了出口壓力降，浪費(fèi)了能量。因此，根據(jù)流體力學(xué)相似理論，降低離心泵轉(zhuǎn)速，可調(diào)整泵出口壓力及流量。降低設(shè)備轉(zhuǎn)速之后，即可降低設(shè)備輸出功率，又能使葉輪、機(jī)械密封、軸承等在相對(duì)低速情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，減小振動(dòng)，使設(shè)備運(yùn)行更加平穩(wěn)。

同時(shí)，對(duì)于泵的入口，目前過(guò)濾器為T型過(guò)濾器，其弊端為料渣過(guò)濾后，會(huì)沉積到篩板上，堵塞篩板，造成管阻。因此，可設(shè)想降過(guò)濾器改為籃式過(guò)濾器，減小料渣對(duì)篩板的堵塞。

［1］付東康吳紹祖何霄嘉倪晉仁.FCC催化劑生產(chǎn)中分子篩漿液的分散性能.石油化工.，2006，36（2），151-155.

［2］徐寶東.化工管路設(shè)計(jì)手冊(cè).北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2011.1，4，27-24.

［3］姜培正.過(guò)程流體機(jī)械.北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2001.1，155.