大型空分设备中的低温液体泵的维护与管理

随着国内煤化工项目的迅速发展,大型内压缩流程空分设备的设计、安装及运行维护在不断优化。其中,作为重要部机的高压液氧泵和液体贮存系统的后备液体泵,其运行状态直接决定了整套空分设备能否稳定运行和故障状态时的气体能否正常供应。

1、使液氧泵处于性能曲线上较佳的工作点可避免出现汽蚀现象

某厂的高压液氧泵是多级离心式液氧泵,在调试期间,操作人员改变高压氧气输出量后,高压液氧泵出口压力出现较大幅度的周期性波动,电机电流显示值也出现周期性波动,波动幅度达到10A左右。迅速开启回流阀及增加高压氧气输出量,电机电流周期性波动情况有所好转,而后呈现的工作状态较稳定,较大波动幅度也降低至2A以下,高压液氧泵出口压力及高压氧气流量逐渐趋于平稳。经过检查发现,操作人员在高压液氧泵加载过程中未严格按照泵的特性曲线进行操作,高压液氧泵流量及出口压力出现波动后也未引起足够重视,导致出口压力对应的流量低于较低运行流量,而高压液氧泵处于较高的运行转速,这就造成在输出功率保持一定的条件下,叶轮对较少的液体做功使部分液体汽化,这是引起低温液体泵汽蚀的一个重要原因。

为了避免这种运行状态再次出现,除了严格按照低温液体泵的特性曲线使泵的运行转速、出口压力和流量达到较佳匹配外,加强对泵电机运行电流的监控至关重要,因为电流是反映低温液体泵工艺状态较为灵敏的参数。

建议将低温液体泵电机运行电流信号引入空分设备DCS控制系统进行监控,如果电流出现波动,即使只有2A左右的波动幅度,也表明运行过程中泵出现汽蚀。低温液体泵电机电流出现波动后,无论是外部条件(如前后工艺系统),还是变频器等电器原因造成的低温液体泵工艺状态波动,都需要进行综合考虑并尽快消除故障,否则长时间处于故障状态会使泵体损坏。

2、控制低温液体泵在入口较低允许压力以上运行

控制低温液体泵的入口较低压力,也是需要引起重视的影响泵运行工况的重要因素。使低温液体泵的入口较低压力在入口较低允许压力以上,是防止汽蚀发生,保证低温液体泵稳定运行的一个因素。

在空分设备安装过程中不可避免地会因管段配管而产生一些铝屑,尤其是上、下塔分体式布置的空分设备,经下塔节流后进入上塔,而后经过上塔规整填料精馏再进入循环液氧泵的低温液体,会在原始开车阶段将大量铝屑冲刷至循环液氧泵入口,造成循环液氧泵在一定运行转速下,其流量低于较低允许流量;而且由于进口过滤器阻力增加,一旦循环液氧泵转速过高,根据对应的允许吸入真空度,则泵入口压力低于液体对应的饱和压力后,泵内入口液体开始汽化,泵体就会出现较大幅度的振动,长时间振动将造成泵因汽蚀而损坏。

大型内压缩流程空分设备如果采用上、下塔分体式布置,在原始试压过程中,一旦发现循环液氧泵无法有效输送液体,其表现为电流起初处于相对稳定的水平,却无法满足液体输送要求,此时如果通过提高循环液氧泵运行转速的方式以增加其输送能力,将造成泵入口部分液体汽化,长时间运行将导致循环液氧泵损坏。

3、液体贮存系统低温液体泵维护注意事项

液体贮存系统的液氮泵往往作为备用保安氮气系统的重要组成设备,对它的保护也应非常重视。由于液氮泵入口压力为贮槽液柱静压,故其运行状态比较复杂,而一旦选用流量较大及转速较高的多级离心泵,如果贮槽液位下降较快,非常容易出现因吸入压力达到饱和压力而使液氮泵入口部分液体汽化进而发生汽蚀的故障,长时间运行将造成泵的密封及泵体严重损坏。另外,在一般情况下,由于备用保安系统的设备运行时间较短,泵进口阀门采用手动阀门,这样就无法将阀门实际开度反馈在DCS控制系统上,一旦出现误操作就会引发较大的设备故障。