LNG高壓輸送泵自主維修及問題處理

張文志

（廣東大鵬液化天然氣有限公司，廣東深圳 518120）

0 引言

安裝在某接收站內(nèi)2 臺高壓輸送泵（以下簡稱高壓泵）都進(jìn)口自美國，自2010 年安裝投產(chǎn)運(yùn)行以來還未進(jìn)行過大修。目前運(yùn)行時(shí)間最長的已超過26 000 h 已達(dá)到大修周期，為保證高壓泵的安全可靠運(yùn)行決定進(jìn)行大修。原本思路為邀請廠家工程師對現(xiàn)場維修進(jìn)行指導(dǎo)，但是在商務(wù)談判過程廠家所提的條件極為苛刻，最終決定實(shí)施自主維修。

在自主維修進(jìn)行過程中，發(fā)現(xiàn)高壓泵存在3 個問題；對于發(fā)現(xiàn)3 個問題聯(lián)系廠家后發(fā)現(xiàn)廠家給出的修復(fù)周期過長且價(jià)格昂貴，通過公司內(nèi)部討論決定不通過廠家對發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行處理；通過尋找國內(nèi)低溫泵生產(chǎn)廠家對發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行處理。

1 自主維修的意義

為了提高維修技術(shù)水平，節(jié)約維修費(fèi)用以及降低維修成本；為后續(xù)高壓泵的備件國產(chǎn)化做準(zhǔn)備，從而進(jìn)一步推動國內(nèi)低溫泵行業(yè)的發(fā)展并擺脫對廠家依賴及減少國外廠家的制約，以保障現(xiàn)場設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。

2 自主維修及問題

2.1 自主維修實(shí)施

2.1.1 自主維修準(zhǔn)備工作

前期準(zhǔn)備工作：到其他LNG 接收站考察學(xué)習(xí)該類高壓泵大修、高壓泵大修備件準(zhǔn)備、大修方案討論、組織二級風(fēng)險(xiǎn)評估、組織大修人員對高壓泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí)、大修場地準(zhǔn)備、能源隔離準(zhǔn)備、保溫拆卸及腳手架搭設(shè)。

（1）由于沒有該類高壓泵維修的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)營部組織相關(guān)人員到其他LNG 接收站學(xué)習(xí)高壓泵大修經(jīng)驗(yàn)，通過學(xué)習(xí)為自主維修的實(shí)現(xiàn)提供了先決條件。

（2）通過到考察學(xué)習(xí)后，對該類高壓泵的維修所需備件非常了解，結(jié)合高壓泵的圖紙對庫存不足或者沒有的備件進(jìn)行了采購準(zhǔn)備。

（3）在準(zhǔn)備大修方案過程中，運(yùn)營部組織相關(guān)人員對方案進(jìn)行多次討論最終完成大修方案的編寫及審核批準(zhǔn)。

（4）組織相關(guān)人員對該類高壓泵維修進(jìn)行二級風(fēng)險(xiǎn)評估，通過二級風(fēng)險(xiǎn)評估討論將該高壓泵維修作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)控制在最低，使得作業(yè)環(huán)境及作業(yè)過程的安全風(fēng)險(xiǎn)可控。

（5）組織相關(guān)維修人員（含機(jī)電儀承包商）對高壓泵維修方案及二級風(fēng)險(xiǎn)評估進(jìn)行學(xué)習(xí)，使得每一位參加自主大修人員都了解維修過程及風(fēng)險(xiǎn)。

（6）電儀人員提前對高壓泵進(jìn)行電氣隔離，操作人員進(jìn)行工藝隔離及氮?dú)獯祾咧脫Q；吹掃合格后由機(jī)械人員對高壓泵的各連接管道加盲板進(jìn)行硬隔離。

（7）操作持續(xù)對泵井進(jìn)行氮?dú)獯祾呤沟酶邏罕脺囟冉咏匾源_保拆卸時(shí)不會有損傷。

2.1.2 自主拆卸

自主拆卸主要由現(xiàn)場拆卸及車間解體兩部分組成；現(xiàn)場拆卸又分為機(jī)械部分及電儀部分；車間解體主要由機(jī)械人員負(fù)責(zé)。

（1）現(xiàn)場拆卸。首先由機(jī)械負(fù)責(zé)拆卸高壓泵井壓蓋的連接螺栓及其他連接法蘭螺栓；電儀人員拆卸電纜接線并進(jìn)行標(biāo)記；儀表人員拆卸振動探頭接線。再由機(jī)械人員將整泵連同泵井壓蓋吊出，然后再現(xiàn)場將泵井壓蓋進(jìn)行拆卸并吊回泵井上蓋好。最后用隨車吊將高壓泵運(yùn)回車間進(jìn)行解體。

（2）車間解體。高壓泵運(yùn)回維修車間后需要對高壓泵進(jìn)行干燥吹掃以保證拆卸時(shí)內(nèi)部構(gòu)件都已達(dá)到常溫，干燥合格后依據(jù)大修方案進(jìn)行拆卸。由該類高壓泵結(jié)構(gòu)決定拆卸時(shí)需要將泵電機(jī)朝下垂直放立而進(jìn)行拆卸；故需要將高壓泵垂直放置在高壓泵大修平臺上并固定好。由于高壓泵長度達(dá)到5 m，在高壓泵垂直固定好后需要搭設(shè)拆卸所用的腳手架平臺。

依據(jù)制定好的大修方案對高壓泵進(jìn)行解體拆卸。由于高壓泵擴(kuò)撒器的裝配為過盈配合，外泵殼的連接也為過盈配合，故在拆卸過程中需要用氧氣乙炔加熱槍進(jìn)行均勻加熱；加熱溫度需要控制在90℃以下避免對內(nèi)部非金屬件造成損傷。

將解體拆卸完成的高壓泵零部件進(jìn)行整齊有序擺放；對高壓泵零部件進(jìn)行數(shù)據(jù)測量并分析各零部件的數(shù)據(jù)，參照廠家手冊上所給出的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定零部件更換清單。

2.2 大修發(fā)現(xiàn)問題

在高壓泵拆卸過程及數(shù)據(jù)測量后發(fā)現(xiàn)該泵存在以下問題需要進(jìn)行處理。

（1）泵出口泵殼位置出現(xiàn)一條較長裂紋，超過泵出口位置的2/3；目前無法測試裂紋深度，如圖1 所示。

圖1 出口泵殼裂紋

（2）泵軸圓跳動超過標(biāo)準(zhǔn)為0.57 mm；在車床上進(jìn)行測量并確認(rèn)；測量數(shù)值見表1。

表1 跳動測試記錄

（3）電機(jī)下軸承襯套磨損超標(biāo)導(dǎo)致電機(jī)軸承座有1 mm 左右磨損，如圖2 所示。

為了確保高壓泵的安全可靠運(yùn)行，在大修過程中必須將上述問題進(jìn)行解決；組織相關(guān)人員對上述問題進(jìn)行過內(nèi)部詳細(xì)討論最終確定出口泵殼需要進(jìn)行重新鑄造，泵軸跳動大需要找專業(yè)人員進(jìn)行檢測分析，電機(jī)軸承座磨損部分需要進(jìn)行鑲套修復(fù)。

圖2 電機(jī)下軸承座磨損情況

3 問題處理

3.1 出口泵殼鑄造

對于泵殼重新鑄造部分，尋找國內(nèi)低溫泵生產(chǎn)廠家進(jìn)行執(zhí)行實(shí)施；在實(shí)施過程進(jìn)行全方位的質(zhì)量控制。在合同簽署后組織承包商進(jìn)行現(xiàn)場開工會，明確提出要求及對質(zhì)量控制計(jì)劃的確認(rèn)，針對鑄造及加工過程H 點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)行明確。在整個鑄造過程均進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，先后多次到廠家進(jìn)行現(xiàn)場見證。鑄造完成后在現(xiàn)場進(jìn)行組織驗(yàn)收；對所有加工尺寸都進(jìn)行一一比對確保滿足裝配。

3.2 泵軸跳動檢測分析

泵軸跳動分析采用單支點(diǎn)及雙支點(diǎn)兩種檢測方法進(jìn)行，并對分析檢測結(jié)果。

（1）單支點(diǎn)檢測（圖3）。單支點(diǎn)檢測時(shí)，支撐位置為Q 和R，在車床上用車床卡盤和中心架進(jìn)行支撐，測點(diǎn)位置為A～P。電機(jī)軸在車床上支撐好后，用百分表測量Q 和R 位置的跳動值，并調(diào)整中心架和車床卡盤，直到Q 和R 位置的跳動值在0.02 mm以內(nèi)。然后測量A～P 位置的跳動值，并記錄于表2 中（單位：1/100 mm）。

（2）雙支點(diǎn)檢測（圖4）。雙支點(diǎn)檢測時(shí)，支撐位置為A，Q 和R，在車床上用車床卡盤、中心架和頂針進(jìn)行支撐，測點(diǎn)位置為B～P。電機(jī)軸在車床上支撐好后，用百分表測量A，Q 和R 位置的跳動值，并調(diào)整中心架和車床卡盤，直到A，Q 和R 位置的跳動值在0.02 mm 以內(nèi)。然后測量B～P 位置的跳動值，并記錄于表3 中（單位：1/100 mm）。

圖3 單支點(diǎn)測試

表2 廣東大鵬EBARA 泵軸跳動值（單支點(diǎn)測試）

圖4 雙支點(diǎn)檢測

表3 廣東大鵬EBARA 泵軸跳動值（雙支點(diǎn)測試）

（3）檢測數(shù)據(jù)分析。①單支點(diǎn)的檢測結(jié)果顯示軸的跳動值偏大，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如圖5 和圖6 所示。由圖5 和圖6 可以看出，電機(jī)軸是往一個方向彎曲，由于實(shí)際工作狀態(tài)的電機(jī)軸有3 個支撐點(diǎn)（屬于雙支點(diǎn)支撐），故單支點(diǎn)檢測結(jié)果僅供參考，與電機(jī)軸實(shí)際工作狀態(tài)存在差異。②雙支點(diǎn)支撐的檢測結(jié)果顯示電機(jī)軸的最大彎曲位置在I，J 和K 測點(diǎn)，電機(jī)軸對應(yīng)截面中心偏移量為0.06 mm，并不影響電機(jī)軸的實(shí)際使用。③綜合考慮電機(jī)軸無需校直可繼續(xù)使用。

3.3 電機(jī)軸承座修復(fù)

先將電機(jī)下軸承座襯套取出，將電機(jī)下軸承座軸向尺寸車深，鑲上一個L 型套，然后加工至說明書中規(guī)定尺寸。將L 新軸套按照圖紙尺寸提前加工完成并進(jìn)行零件的深冷測試，再將該部件安裝在電機(jī)座上。

圖5 軸A～P 截面上圓心偏移趨勢

圖6 軸彎曲程度與彎曲方向模擬

3.4 泵回裝及測試運(yùn)行

（1）泵組裝。安裝組裝方案將泵進(jìn)行組裝；根據(jù)數(shù)據(jù)測量對需要更換的零部件進(jìn)行更換，更換所有密封件及滾動軸承。泵組裝過程需要將擴(kuò)散器及外泵殼進(jìn)行加熱，加熱溫度≤90 ℃。泵組裝完成后需要對泵進(jìn)行氮?dú)飧稍铩?/p>

（2）現(xiàn)場回裝。用隨車吊將高壓泵運(yùn)送至現(xiàn)場并用吊車將高壓泵立起，用腳手架平臺將泵固定好。將出口泵蓋吊出并安裝在泵上。儀表安裝好振動探頭接線，并對探頭進(jìn)行靈敏性測試。將泵蓋連同整泵吊回泵井內(nèi)安裝，緊固所有連接螺栓；電氣進(jìn)行電纜接線，儀表進(jìn)行振動探頭接線。

機(jī)械人員拆卸現(xiàn)場盲板隔離，操作解除工藝隔離。操作對整個高壓泵系統(tǒng)進(jìn)行氮?dú)飧稍锎祾撸枰獙⒏邏罕孟到y(tǒng)干燥至-40 ℃以下才合格；干燥合格后操作對高壓泵及管線進(jìn)行預(yù)冷，預(yù)冷完成后需要將泵靜置12 h 以上再進(jìn)行測試。

（3）測試運(yùn)行。測試前需要組織相關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場檢查確認(rèn)，并在測試前檢查表上簽字確認(rèn)。操作按照測試程序?qū)Ω邏罕眠M(jìn)行啟泵測試，測試時(shí)現(xiàn)場需要進(jìn)行4 h 的監(jiān)控及記錄數(shù)據(jù)。由上表測試結(jié)果可知該泵維修后的數(shù)據(jù)都達(dá)到該泵的性能要求；故該泵的維修已達(dá)到預(yù)期效果；由此證明自主維修與問題處理是非常成功。

4 經(jīng)濟(jì)效益與社會效益

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

自主維修方面可以節(jié)省廠家服務(wù)費(fèi)約為18 萬元，廠家報(bào)價(jià)約為1.5 萬/天大修時(shí)間為12 天；泵殼國內(nèi)鑄造節(jié)省鑄造費(fèi)運(yùn)輸費(fèi)及海關(guān)費(fèi)用約為30 萬元。泵軸原本需要送返廠校正，經(jīng)檢測后不需要校正可節(jié)省費(fèi)用約為22 萬元（參考某LNG 接收站的泵軸返廠費(fèi)用）。故本次維修工可節(jié)約費(fèi)用為70 萬元。

4.2 社會效益

自主維修的實(shí)現(xiàn)可以為國內(nèi)LNG 行業(yè)該類設(shè)備維修提供寶貴經(jīng)驗(yàn)，如果國內(nèi)LNG 行業(yè)都能實(shí)現(xiàn)自主維修將節(jié)省的廠家復(fù)位費(fèi)將會非常可觀。泵殼鑄造、泵軸檢測與軸承座修復(fù)的完成可以推動國內(nèi)低溫行業(yè)的發(fā)展，讓國內(nèi)的低溫泵發(fā)展邁上一個新的臺階。該泵的維修經(jīng)驗(yàn)可以給LNG 行業(yè)同類型設(shè)備維修提供借鑒，從而打破對國外廠家的限制擺脫對廠家依賴。