液體泵箱鋼板凍裂故障分析與處理

蔣小林，程謙勝，袁 苑

制氧

液體泵箱鋼板凍裂故障分析與處理

蔣小林，程謙勝，袁 苑

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司氣體銷售分公司，安徽馬鞍山243011)

介紹了液氧泵冷箱鋼板凍裂故障，并針對(duì)故障進(jìn)行分析處理，以總結(jié)應(yīng)對(duì)凍裂事件的分析思路、處理方法，以及防范措施。

液氧泵；鋼板凍裂；防控措施；跑冷；穿墻管

1 前言

馬鋼2004年引入杭氧制造的一臺(tái)3萬m3制氧機(jī)，是當(dāng)時(shí)最大的一套內(nèi)壓縮流程國產(chǎn)設(shè)備，2005年投產(chǎn)運(yùn)行至今。內(nèi)壓縮流程，液氧由液體泵加壓經(jīng)高壓板式換熱后送入管網(wǎng)。本套裝置液體泵配有液氧泵2臺(tái)，液氬循環(huán)泵2臺(tái)，產(chǎn)品氬柱塞泵2臺(tái)。

2 故障介紹

2012年8月19日，三萬制氧機(jī)2#液氧泵電機(jī)負(fù)載側(cè)軸承溫度6：40由64.5℃開始，到8：02升至94.2℃。操作人員及時(shí)倒用1#液氧泵，使2#液氧泵低速惰轉(zhuǎn)。8月20日，停運(yùn)2#液氧泵，切斷電源，對(duì)該泵排液、加熱、吹掃。因三萬制氧機(jī)液氧泵是臥式低溫泵，電機(jī)與泵體是整機(jī)泵，所以，要處理電機(jī)軸承故障，就必須將整個(gè)液氧泵整體拆檢。2012年8月21日，對(duì)2#液氧泵泵箱扒珠光砂，在扒砂過程中發(fā)現(xiàn)，泵的冷箱中，珠光砂量較大，超出正常一臺(tái)泵箱的裝砂量。于是，停止扒砂，進(jìn)泵箱內(nèi)進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，在泵箱與主塔冷箱連接鋼板約有2 m長寬約10 mm L型裂縫，當(dāng)扒出泵箱部分珠光砂時(shí)，主冷箱的砂就會(huì)由裂縫處滲漏過來，且冷量較大。由于主體設(shè)備運(yùn)行正常，先采取關(guān)閉泵箱密封氣，對(duì)冷箱進(jìn)行取樣分析兩次，分別是19%O2和19.4%O2。據(jù)此判斷不是氮?dú)饣蛞貉跣孤┧?，隨即決定采取臨時(shí)封堵措施（塞布條）的方法，減緩裂縫處滲砂量。由于泵箱內(nèi)有砂，給拆泵工作帶來不便，若有砂進(jìn)入管道，存在一定安全隱患，所以，在十分惡劣的環(huán)境情況下，緊急處理液體泵故障。2012年8月25日，2#液氧泵檢修完畢，泵進(jìn)行回裝、泵箱裝砂及泵運(yùn)行。

3 防控措施

由于短期無檢修計(jì)劃，三萬制氧機(jī)又要保持運(yùn)行，在這種情況下，采取了隱患防控措施：

（1）當(dāng)班對(duì)工藝運(yùn)行變化嚴(yán)密觀測，加強(qiáng)監(jiān)控DCS上TI21－TI24冷箱基礎(chǔ)溫度和就地冷箱壓力的變化，若有異常，及時(shí)匯報(bào)并先采取停運(yùn)中壓氬泵措施，若溫度或壓力進(jìn)一步惡化，可申請(qǐng)停運(yùn)制氧機(jī)系統(tǒng)，并及時(shí)打開冷箱呼吸孔。

（2）巡檢時(shí)，2#液氧泵箱處做為重要巡檢點(diǎn)，對(duì)冷箱外部結(jié)霜或結(jié)冰、密封氣壓力和冷箱壓力等情況重點(diǎn)觀察，若有異常，及時(shí)匯報(bào)并采取（1）中的相應(yīng)防范措施。

（3）分廠每周定期組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)此隱患進(jìn)行監(jiān)控和分析，以掌握其是否有進(jìn)一步劣化的可能，及時(shí)采取相應(yīng)防控手段。

（4）當(dāng)班記錄TI21－TI24（冷箱基礎(chǔ)溫度點(diǎn)）變化在交接班本中。

（5）加強(qiáng)對(duì)液氧泵運(yùn)行時(shí)的日常維護(hù)，避免液氧泵因故障檢修的幾率。

通過以上措施的實(shí)行，保證了三萬制氧機(jī)安全運(yùn)行至2014年的2月。

4 隱患初步判斷

因泵箱裂紋處鋼板與主塔冷箱連接，泵箱內(nèi)管道未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，那么，可能是主冷箱內(nèi)管道存在漏點(diǎn)或傳冷冷量過大造成鋼板凍裂。從裂紋長度和裂縫表象判斷，若是低溫泄漏，應(yīng)該是液相滲漏，此點(diǎn)位于冷箱的西南角，而此處工藝管道大多是氬塔工藝管道和中壓氬泵進(jìn)出口管及部分液氧管道，化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)判斷（19%O2和19.4%O2），泄漏介質(zhì)偏向于氬氣或空氣，不是液氧管線，從冷箱密封氣壓力和冷箱基礎(chǔ)溫度以及2#液氧泵泵箱內(nèi)觀察，此漏點(diǎn)漏量不大，可能是管道連接處（焊縫）砂眼或細(xì)紋裂紋所致。

2014年2月，三萬制氧機(jī)進(jìn)行改造性檢修，對(duì)主冷箱進(jìn)行扒砂后，檢查液氧泵箱發(fā)現(xiàn)，鋼板裂縫均是由穿墻管向外裂開，兩臺(tái)泵箱都有不同程度裂開。在4月6日對(duì)液氧管道和泵箱內(nèi)管道檢漏時(shí)，未發(fā)現(xiàn)明顯漏點(diǎn)，隨后，對(duì)液氧泵靠主塔冷箱管道及氖、氦、氬管道進(jìn)行檢查，均未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。

5 隱患深度分析

通過對(duì)泵箱穿墻管道進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)管道與冷箱鋼板孔間隙約50～60 mm，間隙縫由礦紗棉塞滿。在對(duì)裂縫檢查時(shí)，幾處裂縫都是從穿墻孔向不同方向裂開，根據(jù)記錄液氧泵因電機(jī)軸溫高檢修5次左右，每次檢修，都要將泵箱內(nèi)珠光砂扒出，并且，有3次是氣溫較高季節(jié)，空氣濕度較大，由此可以判斷，當(dāng)液氧泵檢修時(shí)，將泵箱內(nèi)珠光砂扒出后，對(duì)其進(jìn)行檢修，每次時(shí)間至少20 h，這樣，由于泵箱人孔板長時(shí)間打開，泵箱穿墻管道間隙縫處礦紗棉暴露在大氣中，由于主體設(shè)備在正常運(yùn)行，主塔冷箱內(nèi)溫度較低，泵箱穿墻管道間隙縫處礦紗棉會(huì)吸附大量潮濕空氣，甚至飽和。當(dāng)檢修好的液氧泵回裝重新冷卻后，泵箱穿墻管道間隙縫處礦紗棉可能結(jié)冰，失去保溫隔熱功能，管道與冷箱鋼板孔間隙約50～60 mm厚，也就是說礦紗棉厚度最多有50～60 mm，每臺(tái)液氧泵箱內(nèi)至少3根覫108 mm液體管道穿過冷箱板，長時(shí)間大量冷量（液氧溫度在－182.5℃左右）通過潮濕結(jié)冰的礦紗棉傳遞到冷箱板上，致使冷箱板凍裂。

6 缺陷整改處理

先對(duì)原裂縫處進(jìn)行補(bǔ)焊一塊新鋼板，液氧泵穿墻管道一般在覫108 mm以上，原來的管道與冷箱鋼板孔間隙只有50～60 mm，為了使鋼板不容易接觸到大量冷量，所以，將管道與冷箱鋼板孔間隙擴(kuò)至100～150 mm大小，以減小冷量傳遞的可能。用酚醛代替原來礦紗棉做為低溫保溫材料，將每根穿墻管道進(jìn)行保溫，保溫至管道過穿墻鋼板約200 mm，再在冷箱側(cè)加裝防砂護(hù)罩，用不銹鋼卡箍和鐵絲加以固定，防止液體泵箱因檢修扒砂時(shí)，主冷箱的珠光砂漏向泵箱，致使液體泵無法檢修的情況發(fā)生，從而影響設(shè)備運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性。

整改示意圖見圖1。

圖1 整改示意圖

7 總結(jié)

此次液體泵箱鋼板凍裂事件的發(fā)生，主要是低溫液體管道穿墻間隙偏小和礦紗棉失去保溫功效所致。通過對(duì)穿墻間隙和保溫材料的改進(jìn)，基本可以避免液體泵箱鋼板凍裂事件的發(fā)生，但是，在日常液體泵檢修和維護(hù)中，也得到了一些啟示：

（1）液體泵運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常檢查冷箱內(nèi)，密封氣壓力是否正常，避免潮濕空氣進(jìn)入造成冷損增加，甚至因冷量過大危害冷箱板，發(fā)生鋼板凍裂或其他次生事故。

（2）液體泵運(yùn)行時(shí)，密切關(guān)注冷箱是否有結(jié)霜情況，一旦發(fā)現(xiàn)冷箱有結(jié)霜現(xiàn)象，應(yīng)充分重視，對(duì)冷箱的基礎(chǔ)溫度和密封氣壓力嚴(yán)密監(jiān)視，對(duì)其發(fā)生變化時(shí)：①可以采取短暫停供密封氣，對(duì)冷箱進(jìn)行取樣分析，以判斷是否是哪種介質(zhì)氣或液發(fā)生泄漏；②通過基礎(chǔ)溫度的變化，可以知道泄漏的程度。

（3）液體泵運(yùn)行的日常維護(hù)、檢查工作很重要，特別是加注軸承潤滑脂更要嚴(yán)格遵守《液體泵手冊》上的規(guī)范要求，從而減少和避免液體泵故障。

（4）液體泵倒換運(yùn)行工作要做好記錄，對(duì)其運(yùn)行及備用狀態(tài)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和整理，做到運(yùn)行、冷備都跟蹤，對(duì)液體泵確保安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行幫助極大。

（5）檢修液體泵時(shí)，當(dāng)液體泵因需檢修拆檢未回裝前，將泵箱人孔板應(yīng)及時(shí)裝上，減少潮濕空氣進(jìn)入，并檢查泵箱密封氣壓力，盡量保證泵箱內(nèi)有一定正壓。

8 結(jié)束語

液體泵運(yùn)行的安全性和連續(xù)性，在內(nèi)壓縮制氧機(jī)中都是極其重要的。它們運(yùn)行的好壞，直接影響到制氧機(jī)的安全和經(jīng)濟(jì)性，所以，操作人員做好液體泵運(yùn)行的各項(xiàng)工作非常有意義。

Analysis and Treatment of Frozen Cracking in the Steel Plate of Liquor Pump Box

JIANG Xiaolin，CHENG Qiansheng，YUAN Yuan
(The Gases Sale Company of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243011,China)

The frozen cracking fault in the steel plate of cold box of liquid oxygen pump is introduced;and analysis and treatment of the accident are summarized,to conclude analyzing approaches,treatment methods and preventing measures for such frozen cracking accidents.

liquid oxygen pump;frozen cracking of steel plate;preventing measure; cold energy loss;wall pipe

TB654

B

1006-6764(2014)10-0024-02

2014－06－26

蔣小林（1972－），男，首席技師，現(xiàn)從事制氧專業(yè)技術(shù)工作。