GE氣化高壓料漿泵常見故障及處理

洪明倪， 洪明宋 李 杰

(1.中國石油天然氣股份有限公司廣東石化分公司，廣東 揭陽 522000；2.深圳智慧園區(qū)信息技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518000；3.江西威信工業(yè)有限公司，江西 贛州 314000)

引 言

我公司石油焦/煤制氫工藝以石油焦/煤為原料，高壓氧氣為氣化劑，在操作壓力約6.5 MPa(G)、溫度約1 380 ℃下，通過氣流床氣化(GE氣化)工藝制得壓力約6.3 MPa(G)、溫度約240 ℃的粗合成氣，粗合成氣經(jīng)過凈化工段處理后，可得到純度為99.90%的氫氣，為全廠其他裝置提供氫氣。

高壓料漿泵是氣化裝置的核心設(shè)備，該泵主要作用是提供氣化反應(yīng)用的料漿，以產(chǎn)生合成氣(CO+H2)。如若該設(shè)備運(yùn)行異常，所需的料漿流量隨之出現(xiàn)波動(dòng)或者料漿泵打量不足，嚴(yán)重時(shí)則直接觸發(fā)氣化爐安全聯(lián)鎖停車，進(jìn)而影響整體氣化裝置穩(wěn)定運(yùn)行。

1 高壓料漿泵

1.1 工作原理

我公司所采用的高壓料漿泵是由菲魯瓦公司制造的雙軟管-隔膜活塞泵[1]，泵的結(jié)構(gòu)包括泵體、曲軸箱、減速機(jī)、電機(jī)、進(jìn)口和出口壓力緩沖罐、高位油箱、油泵以及配管和單向閥。具體結(jié)構(gòu)和實(shí)物見圖1和第165頁圖2。

高壓料漿泵的工作可分為兩個(gè)階段。

第一階段，高壓料漿泵通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在減速機(jī)的作用下，當(dāng)泵體轉(zhuǎn)速降至曲軸箱的傳動(dòng)速度時(shí)，曲軸箱則由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而將速度降低到活塞所需的沖程次數(shù)。

第二階段，由于曲軸箱在液壓缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞可驅(qū)動(dòng)一定量的液壓油，進(jìn)而帶動(dòng)隔膜移動(dòng)，隨即驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)液通過泵軟管。即當(dāng)活塞向前運(yùn)動(dòng)擠壓泵軟管時(shí)，在泵軟管內(nèi)需處理的液體則經(jīng)過出口止回閥有序排出。

在第二階段中，柱塞的周期運(yùn)動(dòng)里，當(dāng)柱塞向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵液壓腔中的第一軟管隔膜受到擠壓，輸送的流體則通過輸出閥排出，從而進(jìn)入輸出管線。隨著流體的排出，流體壓力、流量隨之變化，吸入閥則同時(shí)被關(guān)閉。當(dāng)柱塞向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，泵軟管得以恢復(fù)為原始的圓柱形形狀，泵頭形成真空促使吸入閥打開，流體從吸入閥被吸入第一軟管。此時(shí)柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)開始新的運(yùn)動(dòng)周期。

圖1 高壓料漿泵結(jié)構(gòu)圖(mm)

1.2 技術(shù)參數(shù)

高壓料漿泵的主要技術(shù)參數(shù)詳情見第165頁表1。

2 常見故障及處理

2.1 高壓料漿泵不打量

高壓料漿泵[2]需要確保流體流量的穩(wěn)定，進(jìn)而保證氣化爐的正常運(yùn)行。在正常的生產(chǎn)過程中，高壓料漿泵進(jìn)出口單向閥閥卡(見圖3)是導(dǎo)致其不正常打量的一個(gè)重要原因，而導(dǎo)致閥卡的原因主要有：閥芯損傷，閥芯與套之間進(jìn)入較大顆粒或雜物，造成閥芯不回位；閥桿斷裂或是彈簧斷裂；單向閥定位爪斷裂，造成閥芯回位時(shí)偏移，密封不嚴(yán)；閥芯密封圈破損，密封不嚴(yán)。單向閥發(fā)生閥卡時(shí)，可借助木棒等工具對單向閥內(nèi)閥卡位置敲擊，如仍不能消除閥卡，則只能停車對進(jìn)出口單向閥進(jìn)行拆檢。

其他的導(dǎo)致高壓料漿泵不正常打量的原因及處理方法見表2。

圖2 高壓料漿泵實(shí)物圖

表1 高壓料漿泵主要技術(shù)參數(shù)

圖3 單向閥閥卡

表2 高壓料漿泵打量不正常原因及處理方法

2.2 補(bǔ)排油閥故障

高壓料漿泵正常運(yùn)行時(shí)，液壓室會(huì)往復(fù)經(jīng)歷補(bǔ)油-排油兩個(gè)階段；液壓室實(shí)現(xiàn)排油后，隔膜室處于超壓狀態(tài)，隔膜室接觸的控制盤則聯(lián)動(dòng)機(jī)械控制，促使排氣補(bǔ)油閥的閥球升起，使得排氣補(bǔ)油閥打開，使原本回流至油箱的液壓油能重新回到液壓室，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)油(見圖4)。

而當(dāng)潤滑油內(nèi)摻有雜物或者其他污染物時(shí)，在補(bǔ)排油過程中極易造成閥球無法回座、芯密封圈破損、密封不嚴(yán)等情況，此時(shí)只能進(jìn)行停車處理。

圖4 高壓料漿泵補(bǔ)油閥

2.3 軟管隔膜破損

這種泵結(jié)構(gòu)上的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是介質(zhì)僅與軟管隔膜[3]的內(nèi)側(cè)和閥相接觸，而不是像典型的隔膜活塞泵那樣，介質(zhì)同泵腔和泵蓋也都分別會(huì)有接觸。FELUWA泵在實(shí)際中避免了腐蝕和侵蝕。當(dāng)無泄露操作開始出現(xiàn)故障時(shí)，特殊的安全裝置會(huì)有報(bào)警信號發(fā)出。如果是單層軟管破裂(見圖5)，該泵仍能像傳統(tǒng)隔膜活塞泵那樣進(jìn)行繼續(xù)操作，直至整個(gè)系統(tǒng)做好有計(jì)劃的停車準(zhǔn)備。

隔膜軟管的材質(zhì)是丁腈橡膠，所以軟管是高壓料漿泵主要的易損件之一，隔膜破裂的主要原因有：一方面，煤漿中攜帶堅(jiān)硬的銳片雜物將隔膜割破。未處理徹底的原煤中攜帶的鐵絲等硬物，經(jīng)磨煤機(jī)磨棒擠壓后形成薄而尖的銳片，常會(huì)對出口緩沖罐隔膜造成損壞。另一方面，隔膜兩側(cè)壓差不平衡造成的隔膜破損。一種是由于隔膜長期驅(qū)動(dòng)/輸送液體兩側(cè)產(chǎn)生的壓差使隔膜逐漸損壞；一種由于活塞桿密封泄露使氣體的吸入不足或補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償異常，如不足或過量產(chǎn)生壓差失衡；還可能是第一次加油過量或過少，導(dǎo)致隔膜兩側(cè)的壓力平衡，最終造成隔膜破壞。軟管隔膜破損原因及處理方法詳情見表2。

2.4 出口緩沖罐壓力低

表2 高壓料漿泵軟管故障報(bào)警原因及處理方法

圖5 雙軟管隔膜破損

出口緩沖罐工作時(shí)主要是緩解出口高壓與低壓波峰，工作時(shí)會(huì)一直處于吸收與釋放壓力的過程；出口緩沖罐預(yù)充壓后一直處于承壓狀態(tài)，因此在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)緩沖罐壓力泄漏損失壓力低的現(xiàn)象。出口緩沖罐壓力低的常見原因及處理方法見表3。

表3 高壓料漿泵出口壓力波動(dòng)大原因及處理方法

2.5 出口無壓力或者壓力波動(dòng)

造成高壓煤漿泵在運(yùn)行中無壓力或者壓力波動(dòng)的主要原因：無煤漿進(jìn)入；入口閥未全開或堵塞；液壓油未完全注滿；空氣入口管泄露；隔膜間存在空氣；進(jìn)料單向閥泄漏，閥芯、閥座磨損或斷裂；補(bǔ)油閥補(bǔ)油不足；泵殼和管道泄漏；軸塞密封漏油等。此時(shí)，需要根據(jù)對應(yīng)的可能發(fā)生的情況進(jìn)行一一排查，針對性地去解決。

2.6 主電機(jī)、減速機(jī)超溫

高壓料漿泵在正常運(yùn)行過程中主電機(jī)油溫高的原因及處理方法見表4。

表4 主電機(jī)潤滑油油溫過高原因及處理方法

減速機(jī)內(nèi)齒輪長期運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生一定量的機(jī)械磨蝕[4]，當(dāng)這種磨蝕產(chǎn)生的雜質(zhì)在潤滑油內(nèi)積攢到一定量時(shí)會(huì)使?jié)櫥偷慕禍貪櫥Ч档?，從而造成減速機(jī)超溫(見圖6)。故在正常生產(chǎn)過程中要注意做好設(shè)備保養(yǎng)，定時(shí)更換潤滑劑，保證設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。

圖6 減速機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.7 曲軸故障

曲軸運(yùn)行中出現(xiàn)斷裂(見第167頁圖7)，主要原因是應(yīng)力最集中的彎頭部位在鑄造過程中存在缺陷。曲軸運(yùn)行中出現(xiàn)超溫，主要原因是潤滑油油質(zhì)差、油流小起不到潤滑降溫的效果。如果是曲軸出現(xiàn)故障，此時(shí)只能進(jìn)行更換處理。

圖7 曲軸結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語

為保證高壓料漿泵穩(wěn)定運(yùn)行，首先在日常生產(chǎn)過程中要加強(qiáng)日常的維修檢修或者保養(yǎng)工作，做到設(shè)備管理到位，以降低設(shè)備故障問題發(fā)生概率；其次在工藝操作上應(yīng)嚴(yán)格按照料漿工藝指標(biāo)操作，做到操作規(guī)范，保證系統(tǒng)料漿的穩(wěn)定；再者是每臺(tái)設(shè)備都應(yīng)有對應(yīng)的運(yùn)行臺(tái)賬，從計(jì)劃檢修到預(yù)知性維修轉(zhuǎn)變；最后，需加強(qiáng)設(shè)備的日常巡檢工作，做到防微杜漸。

只有對高壓料漿泵暴露出來的問題進(jìn)行針對性地逐個(gè)解決，加深工作人員對設(shè)備運(yùn)行管理的認(rèn)知，才能保障高壓料漿泵的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，盡可能減少因設(shè)備故障被迫停車情形的發(fā)生。