低位閃冷軸流泵的性能提升分析與應(yīng)用研究

張?jiān)拼?/p>

（云南天安化工有限公司磷肥制造中心，云南 安寧 650309）

1 概述

在磷酸生產(chǎn)裝置中，低位閃冷軸流泵是最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它能否正常有效運(yùn)行，對(duì)整個(gè)磷酸生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)狀況有較大影響。因此，各磷酸生產(chǎn)單位對(duì)低位閃冷軸流泵的運(yùn)行和維護(hù)均十分重視。

我公司二期30萬噸/年濕法磷酸裝置始建于2006年，因當(dāng)時(shí)國內(nèi)各化工泵生產(chǎn)廠家均無大型立式軸流泵生產(chǎn)能力，故該裝置萃取系統(tǒng)13000m3/h低位閃冷軸流泵（設(shè)備位號(hào)（P0104）選用比利時(shí)磨銳泵業(yè)公司生產(chǎn)的進(jìn)口設(shè)備，于2007年7月投用。在長周期滿負(fù)荷的運(yùn)行下，已使用14年，設(shè)備性能下降，存在較多問題，已制約了磷酸裝置的正常運(yùn)行，給生產(chǎn)組織帶來了較大困難。

2 進(jìn)口閃冷軸流泵存在問題

2.1 閃冷軸流泵技術(shù)參數(shù)

設(shè)備型號(hào)：VAP64CAHRKV 1500E；流量：13000m3/h；揚(yáng)程：1.39m；轉(zhuǎn)速：145r/min；功率：230kW。

2.2 存在問題

（1）穩(wěn)定性下降。隨著生產(chǎn)使用年限的增加，軸流泵泵體口環(huán)以上部分不斷磨損，整體壁厚變薄，強(qiáng)度下降，頻繁通洞，在每次檢修時(shí)均采用貼板補(bǔ)焊的方法消除隱患。經(jīng)過多次的焊接仍然存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，內(nèi)壁磨損點(diǎn)無法完全修復(fù)，導(dǎo)致口環(huán)與泵體存在間隙，泵體也存在較多凹陷點(diǎn)，流體產(chǎn)生的渦流不斷沖刷，磨蝕加劇，每次只能用涂層修復(fù)使用，但涂層黏結(jié)力有限，存在脫落的情況，導(dǎo)致每年磨損都在加劇。因?yàn)槟p的加劇，整泵的穩(wěn)定性在不斷下降。

（2）能力下降。隨著生產(chǎn)任務(wù)的不斷提升，軸流泵需要發(fā)揮的能力就顯得越來越不足，循環(huán)量的下降，導(dǎo)致反應(yīng)槽萃取溫度難以控制，萃取指標(biāo)經(jīng)常出現(xiàn)偏離。流量的下降，只能通過不斷提升閃蒸室的真空輔助提高流量，這樣的結(jié)果導(dǎo)致閃蒸室液位升高，當(dāng)液位計(jì)結(jié)垢顯示偏離時(shí)，致使料漿被帶入后系統(tǒng)，污染后系統(tǒng)介質(zhì)。另外，液位升高，閃蒸室塔壁結(jié)垢明顯增加，導(dǎo)致容積不斷縮小，已經(jīng)滿足不了一年一清理的要求，閃蒸室回液管結(jié)垢也較為嚴(yán)重，每運(yùn)行半年就必須清理一次，這嚴(yán)重制約著裝置的高負(fù)荷運(yùn)行。

（3）泵利用率低。泵原設(shè)計(jì)流量13000m3/h、揚(yáng)程1.39m、轉(zhuǎn)速141.36rpm和電機(jī)額定電流28A，實(shí)際運(yùn)行電流20A（峰值電流23A），目前泵利用率只有71.3%左右，還存在能力過剩的情況。

（4）檢修費(fèi)用高。該泵每年需要檢修一次，更換口環(huán)。每兩年葉輪及吸入錐管更換一次。備件消耗較大，因?qū)俦壤麜r(shí)進(jìn)口設(shè)備，備件采購費(fèi)用較高。

3 閃冷軸流泵的性能提升改造內(nèi)容

原有的這臺(tái)立式軸流泵，泵體腐蝕、磨蝕嚴(yán)重，泵體壁變薄，腔體變大，介質(zhì)流速變慢，達(dá)不到工藝生產(chǎn)的要求，同時(shí)存在著設(shè)備隨時(shí)發(fā)生故障和設(shè)備事故的隱患，已經(jīng)滿足不了生產(chǎn)的需要，威脅到生產(chǎn)安全，急需更換和改造才能滿足或提升產(chǎn)能、節(jié)約成本、安全生產(chǎn)。因此，在流量13000m3/h、揚(yáng)程1.39m、轉(zhuǎn)速141.36rpm和電機(jī)額定電流28A，實(shí)際運(yùn)行電流20A（峰值電流23A）的實(shí)際運(yùn)行情況下，結(jié)合泵的特性和工藝生產(chǎn)需求，需對(duì)閃冷軸流泵性能做提升改造。

3.1 轉(zhuǎn)速提升

襄樊五二五泵業(yè)公司提出調(diào)整泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速的方案增大泵的性能參數(shù)，建議將轉(zhuǎn)速提高至150.72rpm，根據(jù)理論計(jì)算，提高轉(zhuǎn)速后，額定點(diǎn)的流量為13860m3/h、揚(yáng)程1.58m、電流24.2A，峰值電流27.9A（注：泵實(shí)際運(yùn)行性能參數(shù)和管路相關(guān)，實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和額定點(diǎn)參數(shù)可能存在一定偏差），采用調(diào)整皮帶輪的方式調(diào)整增大轉(zhuǎn)速，以提高泵和各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)。

3.2 備件國產(chǎn)化

泵體經(jīng)過長時(shí)間的使用，磨損較嚴(yán)重，需要購買新泵體更換，通過與襄樊五二五泵業(yè)溝通交流，能夠按照軸流泵的要求提供質(zhì)量和尺寸相同的產(chǎn)品，后又到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)繪，保障生產(chǎn)過程中不出現(xiàn)尺寸偏離。隨著磷酸生產(chǎn)工藝條件的變化，本次改造將泵體材質(zhì)提升為2205雙相不銹鋼（具體尺寸見圖1）。

圖1 閃冷軸流泵泵體（國產(chǎn)化）

原口環(huán)鑲嵌在泵體內(nèi)，口環(huán)損壞后，就腐蝕磨蝕泵體，每2年就需更換一個(gè)泵體，備件價(jià)值昂貴，且檢修工序繁瑣。本次改造，將泵體改為泵體+短接形式，整體長度不變，短接損壞后，只需更換短接，而泵體部分勿需更換，大大降低備件費(fèi)用及檢修工序。短接如圖2。

圖2 閃冷軸流泵短接（國產(chǎn)化）

3.3 改造實(shí)施

2021年1月，利用裝置消缺檢修機(jī)會(huì)，我們對(duì)閃冷軸流泵實(shí)施了性能提升改造。

（1）設(shè)備拆除。閃冷軸流泵吊出后，拆除葉環(huán)、葉輪、減速機(jī)、泵軸、中間支架等部件，該過程中，可見口環(huán)、葉輪等過流部件腐蝕嚴(yán)重，口環(huán)已穿孔，葉輪因腐蝕間隙過大（已達(dá)30mm），導(dǎo)致泵性能下降，見圖3。

圖3 閃冷軸流泵腐蝕情況

（2）設(shè)備安裝。更換2205材質(zhì)國產(chǎn)化泵體、短接、葉輪等部件，葉輪直徑1492mm，短接內(nèi)徑1500mm，調(diào)整葉輪間隙為4mm（圖4）。

圖4 閃冷軸流泵改造后

4 改造后取得的效果

4.1 設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定

改造后，消除了原設(shè)備存在的故障隱患，現(xiàn)閃冷軸流泵運(yùn)行平穩(wěn)，利用裝置運(yùn)行周期對(duì)其檢查，未發(fā)現(xiàn)新的缺陷產(chǎn)生（圖5）。

圖5

4.2 性能提升，改善工況

通過改造，提升了泵的整體性能滿足磷酸的高負(fù)荷運(yùn)行，原設(shè)計(jì)流量13000m3/h、揚(yáng)程1.39m、轉(zhuǎn)速141.36rpm和電機(jī)額定電流28A，改造后流量13860m3/h、揚(yáng)程1.58m、轉(zhuǎn)速150.72rpm和電機(jī)額定電流28A，能耗利用率提升10個(gè)百分點(diǎn)，增加循環(huán)量后能有效控制反應(yīng)料漿的溫度，保障萃取指標(biāo)的穩(wěn)定，減少閃蒸室及回液管結(jié)垢的速率。

4.3 節(jié)約備件費(fèi)用

從表1可知，過流部件進(jìn)口備件價(jià)值為154.6萬元，國產(chǎn)備件價(jià)值為77.6萬元，改造節(jié)約備件費(fèi)為77萬元。通過備件國產(chǎn)化，大大降低了改造費(fèi)用，備件使用可靠，無質(zhì)量問題，為后期節(jié)約維護(hù)費(fèi)用打下了基礎(chǔ)。

表1 閃冷軸流泵備件價(jià)格對(duì)比

5 結(jié)語

我公司二期30萬噸/年磷酸裝置通過對(duì)閃冷軸流泵實(shí)施性能提升改造后，降低了設(shè)備維修費(fèi)用，提升了設(shè)備性能，泵效率由原來的70%提升到80%，且設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，工藝指標(biāo)得到了有效控制，為裝置正常穩(wěn)定生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。