一起中壓液氮泵故障分析及處理

覃家忠

（廣西鋼鐵集團(tuán)有限公司氣體廠，廣西防城港 538001）

1 設(shè)備簡介

廣西鋼鐵氣體廠1#40 000 m3/h 機(jī)組BP-39/280型中壓液氮泵是杭州新亞低溫科技有限公司生產(chǎn)的低溫液體泵，主要由電機(jī)、中間座、泵頭及儀電附件組成，密封形式為機(jī)械密封，輸送介質(zhì)為液氮，電機(jī)轉(zhuǎn)速3 300 r/min，采取變頻啟動，流量39 m3/h，揚(yáng)程280 m，進(jìn)口壓力0.02～0.4 MPa。BP-39/280 型液氮泵為離心式低溫液體泵，是利用葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使液體的壓力升高而達(dá)到輸送的目的。它的工作介質(zhì)雖然是一種沸點(diǎn)很低、極易揮發(fā)的液體，但在良好的保冷條件下，液氮是流動性好、并且十分清潔的流動介質(zhì)，它的運(yùn)動規(guī)律和一般的流體相同。

2 故障現(xiàn)象及原因分析

2.1 故障現(xiàn)象

BP-39/280 型中壓液氮泵為全新設(shè)備，試車調(diào)試階段頻率加到45 Hz，出口壓力升至2～2.5 MPa，滿足使用要求，投入正常使用。約兩周后開始發(fā)現(xiàn)泵體有明顯異常振動、異響，且有越發(fā)嚴(yán)重的趨勢，甚至能直觀感受到進(jìn)出口管道以及水浴式汽化器振動明顯，立即停機(jī)并解體進(jìn)行檢查，葉輪、泵軸均有不同程度的碎裂、損傷，葉輪、蝸殼表面呈現(xiàn)少量微小坑洞，表面也不再光滑。

2.2 原因分析

根據(jù)泵損傷的情況分析，初步判斷為汽蝕導(dǎo)致泵體損傷。由于泵輸送的液氮是處于飽和狀態(tài)的，因此在由貯槽向泵送液的過程中，由于壓力損失使液體出現(xiàn)部分汽化形成氣泡，進(jìn)入泵內(nèi)的實(shí)際上是液氮和氮?dú)獾幕旌象w，而氣泡因泵的升壓快速破裂，以至于在泵內(nèi)局部點(diǎn)溫度和壓力顯著升高，即汽蝕。泵長期在這樣的狀態(tài)下運(yùn)行，極易造成損傷。

由于氣體廠仍處于試生產(chǎn)階段，液氮貯槽液位僅2 m 左右，貯槽底部距離泵進(jìn)口管中心線高度為0.8 m，則理想狀態(tài)下泵入口壓力為：

理想狀態(tài)下按2 m 液位計算的泵入口壓力幾乎與泵進(jìn)口設(shè)計的最低壓力0.02 MPa 相等，此外泵入口管道的保溫未完成，并且此時天氣炎熱，室外溫度達(dá)到了32°C 左右，液氮遇熱急劇汽化，并且管道、彎頭、閥門等處的阻力也會導(dǎo)致液氮壓力的損失，實(shí)際泵入口壓力要低于0.02 MPa，液氮泵入口液氮壓力低，靜壓頭不足，這是導(dǎo)致汽蝕的主要原因。

3 處理措施

根據(jù)泵體損傷原因分析結(jié)果，從提高泵入口壓力、改善液氮入口條件等兩方面著手制定了有效的針對性措施。

3.1 提升泵進(jìn)口壓力

發(fā)現(xiàn)液氮泵故障后立即組織維修，同時氣體廠1#40 000 m3/h 制氧機(jī)組開始投產(chǎn)，機(jī)組運(yùn)行狀況良好，液氮貯槽液面穩(wěn)定上升，再次啟動液氮泵時液氮貯槽液面已經(jīng)達(dá)到了7 m 左右，此時理想狀態(tài)下泵入口壓力為：

高于泵進(jìn)口設(shè)計的最低壓力0.02 MPa，并有足夠裕量。

3.2 改善液氮進(jìn)口條件

在滿足使用要求的前提下對進(jìn)口管道進(jìn)行優(yōu)化改造，縮短泵入口管道長度總共0.6 m，減少彎頭1 個，對優(yōu)化改造后的管道進(jìn)行吹掃、干燥，并按設(shè)計圖紙對管道進(jìn)行良好的保溫處理，最大限度地降低液氮入口阻力以及氣化量。

4 運(yùn)行狀況評價

一切工作準(zhǔn)備就緒，緩慢地打開進(jìn)液閥、回流閥，關(guān)閉出口閥，液體流進(jìn)泵腔，開始預(yù)冷，保持密封氣吹掃機(jī)械密封，在干燥的同時防止冷量沿泵軸傳到電機(jī)軸承。待泵頭完全結(jié)霜后，手動盤車，正常無卡阻?；亓鏖y開度30%，點(diǎn)動驗(yàn)證轉(zhuǎn)向無誤后正式啟動電機(jī)，頻率從5 Hz 逐步加到45 Hz，出口壓力逐漸升到2.0 MPa，緩慢打開出口閥，同時關(guān)閉回流閥，壓力穩(wěn)定在2.0 MPa，電流穩(wěn)定在75 A，電機(jī)前后軸、泵頭無異響，無異常振動。運(yùn)行20天以來，列為重點(diǎn)點(diǎn)檢設(shè)備，未發(fā)現(xiàn)異常狀況，液氮泵能夠正常穩(wěn)定工作。

5 總結(jié)

BP-39/280 型中壓液氮泵為離心式低溫液體泵，在良好的保溫狀態(tài)下與普通離心式液體泵的工作原理相同，為了保證泵能夠平穩(wěn)、可靠地運(yùn)行，并且延長設(shè)備本體及附件的壽命，必須創(chuàng)造滿足設(shè)備各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的條件，將可能對泵運(yùn)行不利的條件逐一優(yōu)化，并且嚴(yán)格按照操作規(guī)程、維護(hù)規(guī)程做好設(shè)備的使用及日常維護(hù)。