離心式高壓甲銨泵長(zhǎng)周期運(yùn)行總結(jié)

王 斌

（河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽(yáng) 457004）

我公司尿素裝置是國(guó)內(nèi)第一套從意大利引進(jìn)的氨汽提尿素生產(chǎn)工藝，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1 760t／d。1990年5月5日投產(chǎn)。

尿素裝置使用的高壓甲銨泵為離心式雙級(jí)泵，由美國(guó)勝達(dá)因（SUNDSTRAND）公司生產(chǎn)，型號(hào)HMP－3512，排出壓力15.3 MPa，轉(zhuǎn)速14 200r／min，設(shè)計(jì)流量60.5m3／h。主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一、二級(jí)葉輪分別安裝在增速箱兩側(cè)的高速齒輪軸上，由中間低速齒輪帶動(dòng)兩側(cè)高速齒輪軸旋轉(zhuǎn)，由電壓6 000V、轉(zhuǎn)速2 960r／min的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。高壓甲銨泵采用機(jī)械密封，一級(jí)為單機(jī)械密封，二級(jí)為串聯(lián)雙機(jī)械密封。作為尿素裝置的關(guān)鍵設(shè)備，甲銨泵能否穩(wěn)定運(yùn)行，直接影響到尿素裝置安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。

1 高壓甲銨泵機(jī)封泄漏分析

高壓甲銨泵自投運(yùn)以來(lái)，由于中壓吸收塔液位波動(dòng)，及組分變化，經(jīng)常造成高壓甲銨泵汽化，影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行，有時(shí)運(yùn)行一周即需停泵處理，嚴(yán)重影響了尿素裝置安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期運(yùn)行。圖1為機(jī)封損壞原因的分析。

圖1 機(jī)封損壞原因示意

從圖1可以看出，高壓甲銨泵汽化是影響運(yùn)行的主要因素。

2 對(duì)中壓吸收塔的改進(jìn)

中壓吸收塔設(shè)計(jì)不合理，液位波動(dòng)，組分變化，是造成高壓甲銨泵汽化的主要因素。通過(guò)多年的總結(jié)，對(duì)中壓吸收塔進(jìn)行了以下改造：

（1）將中壓吸收塔內(nèi)的十字分布器上提300mm；

（2）中壓吸收塔去高壓甲銨泵管線入口下延200mm；

（3）中壓吸收塔去高壓甲銨泵管線進(jìn)口上加一直徑為800mm 的防沖擊罩（防止中壓分離器和中壓甲銨泵來(lái)的氣液混合物直接進(jìn)入中壓吸收塔去高壓甲銨泵管線中，引起高壓甲銨泵汽化）；

（4）高壓甲銨泵入口管線加十字止旋器，防止高壓甲銨泵入口液相形成湍流，夾帶氣相，引起高壓甲銨泵汽化。

由于中壓吸收塔組分變化，引起中壓吸收塔液位指示的失真，影響主控對(duì)液位的判斷，在裝置現(xiàn)場(chǎng)中壓吸收塔視鏡處加裝監(jiān)控器，主控可以直接觀察到中壓吸收塔視鏡的液位，避免液位低造成高壓甲銨泵汽化。

通過(guò)以上改造后，較好地解決了高壓甲銨泵的汽化問(wèn)題，提高了高壓甲銨泵的運(yùn)行周期。

3 油封泄漏

3.1 油封泄漏的情況

高壓甲銨泵長(zhǎng)期以來(lái)存在油封漏油的情況，特別是2012年以來(lái)。2012年4月高壓甲銨泵運(yùn)行期間，每個(gè)班組需要向軸承箱加油20L，一天需要加油60L。嚴(yán)重影響機(jī)泵運(yùn)行，并增加了消耗。對(duì)于生產(chǎn)主要有以下幾方面影響：

（1）四天耗費(fèi)一桶32＃抗氨潤(rùn)滑油，價(jià)值1 700元人民幣；

（2）由于油封漏油比較嚴(yán)重，容易造成地溝COD 超標(biāo)；

（3）由于需要頻繁加油和回收泵體基座上的廢油，增加操作人員的工作強(qiáng)度，造成操作人員疲勞，影響工作質(zhì)量。

3.2 油封泄漏的原因

高壓甲銨泵一級(jí)為單機(jī)機(jī)械密封，二級(jí)為串聯(lián)雙機(jī)械密封。二級(jí)采用沖注水作為沖洗液，一級(jí)采用二級(jí)的水封緩沖液作為沖洗水。一、二級(jí)機(jī)械密封與高壓甲銨泵軸承箱體油封端面形成檢漏孔的密封腔，一、二級(jí)機(jī)封泄漏，泄漏液就會(huì)與高壓甲銨泵軸承箱體油封端面的碳鋼材質(zhì)接觸，甲銨液對(duì)碳鋼的腐蝕較快。

圖2為高壓甲銨泵一級(jí)檢漏孔密封腔箱體側(cè)的腐蝕情況，圖3為高壓甲銨泵二級(jí)檢漏孔密封腔箱體側(cè)的腐蝕情況。對(duì)比兩圖，可以看出一級(jí)箱體處腐蝕情況明顯比二級(jí)嚴(yán)重。一級(jí)箱體端面已嚴(yán)重腐蝕，油封靜環(huán)與箱體接觸面、油封靜環(huán)緊固螺絲孔已經(jīng)腐蝕，嚴(yán)重影響油封的安裝效果，造成油封大量漏油。

圖2 一級(jí)檢漏孔密封腔箱體側(cè)的腐蝕情況

圖3 二級(jí)檢漏孔密封腔箱體側(cè)的腐蝕情況

高壓甲銨泵二級(jí)采用的串聯(lián)雙機(jī)械密封，如果二級(jí)氨封泄漏，大部分泄漏液會(huì)被二級(jí)水封緩沖液帶到一級(jí)氨封，由于一級(jí)采用的是單機(jī)機(jī)械密封，一級(jí)發(fā)生泄漏，就可能發(fā)生疊加效應(yīng)，造成一級(jí)檢漏孔密封腔中的甲銨濃度較高，加快一級(jí)箱體端面的腐蝕。

3.3 改進(jìn)措施

由于軸承箱油封端面為碳鋼材質(zhì)，容易腐蝕，現(xiàn)聯(lián)系一箱體修復(fù)廠家，對(duì)箱體進(jìn)行改造，將軸承箱油封端面通過(guò)機(jī)加工去除，嵌入316L不銹鋼，如圖4。

由于316L不銹鋼具有很好的抗甲銨腐蝕能力，能保證油封的安裝質(zhì)量，防止油封漏油的發(fā)生，很好地解決了影響高壓甲銨泵長(zhǎng)周期運(yùn)行的一個(gè)瓶頸。

圖4 軸承箱油封嵌入316L不銹鋼端面

4 潤(rùn)滑油管理

高壓甲銨泵由于潤(rùn)滑油壓的問(wèn)題，多次出現(xiàn)跳車(chē)。

高壓甲銨泵潤(rùn)滑油系統(tǒng)有輔油泵和主油泵兩臺(tái)油泵，保證高壓甲銨泵潤(rùn)滑油系統(tǒng)正常工作。但在長(zhǎng)期運(yùn)行中，主、輔兩臺(tái)油泵同時(shí)運(yùn)行，嚴(yán)重影響到機(jī)泵的安全運(yùn)行，特別是夏季，進(jìn)入用電高峰，電網(wǎng)承受的壓力大、易波動(dòng)，造成系統(tǒng)晃電，由于輔油泵從設(shè)計(jì)方面抗晃電能力差，主油泵由于同主電機(jī)同軸連接，抗晃電能力強(qiáng)，因此多次出現(xiàn)輔油泵跳，高壓甲銨泵潤(rùn)滑油油壓低，造成機(jī)泵跳車(chē)，影響到正常生產(chǎn)。

面對(duì)主油泵單泵運(yùn)行，長(zhǎng)期無(wú)法保證潤(rùn)滑油油壓這一問(wèn)題，從油系統(tǒng)管路、閥門(mén)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)油路安全閥出現(xiàn)泄漏。修復(fù)以后，主油泵油壓為0.14～0.145MPa，雖然不到潤(rùn)滑油壓力低跳值（0.1MPa），但長(zhǎng)期處于低壓（0.15MPa），從機(jī)泵運(yùn)行的角度來(lái)說(shuō)，在潤(rùn)滑作用、冷卻作用、清潔作用方面，都給機(jī)泵的長(zhǎng)期運(yùn)行帶來(lái)危害。后來(lái)，在機(jī)泵軸承箱大修時(shí)，發(fā)現(xiàn)軸承箱內(nèi)主、輔油泵進(jìn)口過(guò)濾器過(guò)濾網(wǎng)嚴(yán)重堵塞，更換過(guò)濾網(wǎng)以后，主油泵的壓力提高到0.2～0.21MPa。主油泵在此壓力下單泵運(yùn)行，可以保證高壓甲銨泵潤(rùn)滑系統(tǒng)要求，增加了高壓甲銨泵抗晃電能力，保證了高壓甲銨泵的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

在正常生產(chǎn)中，還多次出現(xiàn)油箱進(jìn)水、進(jìn)甲銨，造成高壓甲銨泵跳車(chē)，甚至出現(xiàn)軸承箱內(nèi)部腐蝕、損壞齒輪的現(xiàn)象。

從上面的分析可知，只有搞好潤(rùn)滑油管理，才能發(fā)揮潤(rùn)滑油的性能，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)設(shè)備壽命，節(jié)約潤(rùn)滑油，節(jié)約能源，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

因此，在正常生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行潤(rùn)滑管理的 “五定”制度和“三級(jí)過(guò)濾”制度，使用狀態(tài)的監(jiān)控，潤(rùn)滑油的正確使用，設(shè)備潤(rùn)滑臺(tái)帳的建立，潤(rùn)滑人員的培訓(xùn)以及加強(qiáng)設(shè)備潤(rùn)滑油管理，保證機(jī)泵的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

5 科學(xué)的開(kāi)泵程序

在正常生產(chǎn)中，由于開(kāi)泵程序的不科學(xué)、不規(guī)范，造成高壓甲銨泵的運(yùn)行周期明顯減短。

以前在啟動(dòng)高壓甲銨泵，剛啟動(dòng)時(shí)，泵體振動(dòng)較大，機(jī)封出現(xiàn)一定的泄漏，后來(lái)查找原因時(shí)發(fā)現(xiàn)，在泵體引液前啟動(dòng)沖洗水泵，泵體內(nèi)充滿大量低溫沖洗水，由于泵的揚(yáng)程不變，而介質(zhì)密度變大，泵體壓力變大。

由“出口壓力＝進(jìn)口壓力＋揚(yáng)程×介質(zhì)密度×g”可知，由于泵的揚(yáng)程為泵本身的參數(shù)，不會(huì)隨介質(zhì)的不同而改變，泵出口壓力隨泵體介質(zhì)密度的增加而增大。

泵體壓力變大，容易造成高壓甲銨泵機(jī)封沖洗水側(cè)與泵體側(cè)壓差增大，損壞機(jī)封。同時(shí)，由于甲銨泵運(yùn)行以后，泵體組分急劇變化，造成機(jī)泵振值、電流大幅波動(dòng)，影響到機(jī)泵的正常運(yùn)行。

針對(duì)以上情況，首先，充分引液排氣以后，甲銨泵準(zhǔn)備復(fù)位前，啟動(dòng)沖洗水泵，等復(fù)位條件滿足以后，立即啟動(dòng)高壓甲銨泵，防止泵體內(nèi)沖洗水較多，損壞設(shè)備。

6 其他措施

通過(guò)建立點(diǎn)檢定修系統(tǒng)，制定正確的開(kāi)停泵方案，注意備用泵正常備機(jī)等一系列措施，有效保證了高壓甲銨泵的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

7 總 結(jié)

通過(guò)以上的技術(shù)改造、科學(xué)管理，從根本上保證了高壓甲銨泵的長(zhǎng)周期運(yùn)行，同時(shí)，由于停泵和系統(tǒng)停車(chē)次數(shù)的減少，從而創(chuàng)造了很大效益。