馬庭紅,陳維志,吳應(yīng)輝,黃 平
(西南油氣田公司蜀南氣礦工藝研究所,四川瀘州 646001)
塔里木輪南天然氣站400 萬原油穩(wěn)定裝置2 臺(tái)液化氣屏蔽泵多次出現(xiàn)電流瞬間波動(dòng),拆檢發(fā)現(xiàn)石墨軸承損壞,存在嚴(yán)重安全隱患,導(dǎo)致維修工作量大,風(fēng)險(xiǎn)高。
400 萬原油穩(wěn)定裝置2 臺(tái)液化氣泵為大連帝國生產(chǎn),RW82-616L4BM-0810TM5-F 型多級(jí)屏蔽泵,額定流量38 m3/h,額定電流64 A,試驗(yàn)空載電流22 A,汽蝕余量2 m,儲(chǔ)罐與泵出口高度為10 m,罐體高度為5 m,運(yùn)行時(shí)液化氣液位要求在40%~70%。
2018 年8 月9 日,該泵在正常運(yùn)行過程中,間隙性出現(xiàn)3次電流短時(shí)間異常波動(dòng)情況(持續(xù)最長15 s 左右),電流從正常運(yùn)行時(shí)的41 A,高至51 A,低至24 A,然后立即恢復(fù)正常,現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)TRG 表工作在綠區(qū)范圍無明顯異常。手動(dòng)停泵后,維護(hù)人員對(duì)該泵入口濾網(wǎng)和后端軸承進(jìn)行拆檢,入口濾網(wǎng)干凈無雜質(zhì),石墨軸承與軸套間隙正常,石墨軸承有開裂情況,有一塊剛好脫落,復(fù)原后無明顯缺失,外觀完整。推力盤有明顯高溫變色痕跡,軸套無明顯異常(圖1)。調(diào)取當(dāng)時(shí)運(yùn)行記錄,儲(chǔ)罐液位非常穩(wěn)定,不存在儲(chǔ)罐缺液情況。因該泵出口無流量計(jì),只有回流上設(shè)有流量計(jì),查看回流流量隨電流波動(dòng)同步變化(圖2),初步分析可能存在工作介質(zhì)液化氣在泵的吸入口負(fù)壓區(qū)汽化,形成氣液混合物,使泵內(nèi)部呈半抽空或抽空狀態(tài),使得石墨軸承得不到很好的潤滑和冷卻。一方面軸承與軸套、軸承與止推盤之間的流動(dòng)液膜遭到破壞,并且泵氣蝕后,運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和振動(dòng)增大并產(chǎn)生水擊現(xiàn)象,引起石墨軸承載荷周期性變化,石墨軸承在邊界摩擦和周期性沖擊載荷兩方面作用下,轉(zhuǎn)子軸隨之前后竄動(dòng),最終導(dǎo)致石墨軸承表面破壞;另一方面,軸承產(chǎn)生的熱量無法被帶走,石墨軸承的溫度快速升高,造成后端軸承干磨高溫,然后汽化現(xiàn)象消失,低溫液化氣進(jìn)入引起驟冷,造成石墨軸承開裂失效。
(1)拆檢入口濾網(wǎng),并對(duì)泵后端石墨軸承進(jìn)行拆檢評(píng)價(jià),目測(cè)屏蔽套內(nèi)是否有異物,晃動(dòng)和上提,判斷前端石墨軸承磨損情況,更換磨損部位軸套、石墨軸承和推力盤。
圖1 石墨軸承開裂
圖2 泵回流量和電流變化曲線
(2)該液化氣泵為一用一備,從其布管示意圖和液化氣泵內(nèi)部流體流向示意圖可以看出,如果停用泵頂部逆循環(huán)閥關(guān)閉不嚴(yán),可能會(huì)造成使用泵的高壓高溫,汽化的液化氣通過逆循環(huán)管線進(jìn)入停用泵體,造成運(yùn)行泵產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。經(jīng)過仔細(xì)檢查判斷,確認(rèn)逆循環(huán)閥有內(nèi)漏現(xiàn)象,更換兩臺(tái)泵逆循環(huán)閥,試泵問題得到解決。
(1)制定嚴(yán)格的液化氣屏蔽泵操作規(guī)程,加強(qiáng)巡檢,強(qiáng)化操作培訓(xùn),加大考核力度;嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作:停泵后關(guān)閉入口閥、出口閥和逆循環(huán)閥,打開泵體放空閥;啟動(dòng)前要詳細(xì)檢查屏蔽泵入出口狀態(tài)(全開入口閥,全關(guān)出口閥),排凈泵腔內(nèi)的氣體,使泵內(nèi)充滿液體,全開逆循環(huán)閥和冷卻水進(jìn)出口閥門。運(yùn)行中嚴(yán)格控制液化氣儲(chǔ)罐液位,儲(chǔ)罐液位從原來保持在45%提高到55%以上,防止工作介質(zhì)中的液化氣汽化;嚴(yán)禁機(jī)泵抽空,杜絕在任何情況下機(jī)泵的空運(yùn)轉(zhuǎn)。
(2)增設(shè)和加強(qiáng)泵防空轉(zhuǎn)及缺液保護(hù)裝置。更換老舊落后調(diào)整精度差的電機(jī)保護(hù)器,使用先進(jìn)靈敏精度高的新一代電機(jī)保護(hù)器,欠電流(空轉(zhuǎn))電流整定值(保護(hù)值)Iq 調(diào)整到31 A,略小于閉壓電流33 A(測(cè)試得到),欠電流(空轉(zhuǎn))保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1 s;作過載保護(hù)的過電流整定值(保護(hù)值)Ig,因?yàn)檎G闆r電流穩(wěn)定在41 A,所以按照保護(hù)值為1.1~1.2 倍額定工況點(diǎn)下的電流值,當(dāng)負(fù)載比較穩(wěn)定時(shí),選擇較小值,當(dāng)負(fù)載波動(dòng)較大時(shí),選擇較大值但不應(yīng)超過額定電流的原則,調(diào)整到41×1.1≈46 A,過載保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1 s,達(dá)到最佳保護(hù)效果。建議條件成熟的情況下,出口增加出口流量的低聯(lián)鎖裝置,避免泵缺液空轉(zhuǎn),確保泵安全。通過DCS 制定合理的SOC 和SOL 值,通過DCS 調(diào)整設(shè)定值,確保泵得到有效保護(hù)。
(3)每1000 h 保養(yǎng),對(duì)入口過濾器進(jìn)行清洗、檢查;巡檢時(shí)關(guān)注冷卻水套溫度,逆向循環(huán)管線(R 型)與入口管線溫度相差≤12 ℃,避免回流液化氣因?yàn)楦邷匕l(fā)生汽化,造成后端軸承干磨損壞。
通過提高儲(chǔ)罐液位可以增加有效汽蝕余量,最大避免進(jìn)入泵入口時(shí)液化氣汽化或氣液混合,造成瞬間缺液;通過增設(shè)和加強(qiáng)泵防空轉(zhuǎn)及缺液保護(hù)裝置,確保缺液情況下泵的保護(hù)。