[摘 要] 泵組自投用以來，因機(jī)械密封泄漏、智能壓力變送器導(dǎo)壓管敷設(shè)等問題多次引起非計(jì)劃停機(jī)，通過對(duì)存在的各類問題進(jìn)行分析，有針對(duì)性地提出并落實(shí)了相應(yīng)的改進(jìn)措施，提高了泵組的運(yùn)行時(shí)間，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。延安石油化工廠240萬噸/年柴油加氫精制裝置于2014年8月建成投產(chǎn)，為了回收反應(yīng)生成油從熱高分至熱低分的壓力能，降低裝置能耗，采用了液力透平和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)泵的雙驅(qū)動(dòng)方案。熱高分操作溫度通常在192-200℃，操作壓力為6.6MPa，熱高分油經(jīng)過液力透平降壓回收部分能量后，到達(dá)熱低分，操作壓力為2.1MPa。原料油從濾后進(jìn)料緩沖罐罐底經(jīng)控制切斷閥到達(dá)泵入口，由泵升壓后經(jīng)換熱器換熱、加熱爐升溫達(dá)到反應(yīng)需要的溫度后去反應(yīng)器。該泵組從德國蘇爾壽公司進(jìn)口，2015年7月30日正式投用。泵組投用兩年時(shí)間內(nèi)，多次發(fā)生非計(jì)劃停機(jī)，由于熱油泵檢修時(shí)間長、進(jìn)口配件采購周期長，嚴(yán)重制約著泵組的長周期運(yùn)行。液力透平年均運(yùn)行時(shí)間只有2880h，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)的8000h。

 

1 泵組簡介

泵和液力透平位于泵組的兩側(cè)外端，排列方式為：泵—聯(lián)軸器—電機(jī)—超速離合器—液力透平，電機(jī)和液力透平之間用超速離合器連接，以便在液力透平未投用或維修時(shí)，不影響電機(jī)單好驅(qū)動(dòng)泵運(yùn)行。液力透平和泵均采用多己秒心式，雙筒體設(shè)計(jì)，內(nèi)殼為徑向剖分式結(jié)構(gòu)。

液力透平機(jī)械密封采用API 682中PLAN53B沖洗方案，見圖1，系帶有囊式蓄能器和冷卻器的循環(huán)沖洗系統(tǒng)，其沖洗介質(zhì)為15#工業(yè)白油，介質(zhì)通過密封腔內(nèi)泵送環(huán)進(jìn)行循環(huán) [2] 。泵機(jī)械密封采用API 682中PLAN23沖洗方案，見圖2，該方案屬于自沖洗，沖洗液是輸送的介質(zhì)，密封液從密封腔中的泵送環(huán)經(jīng)過冷卻器返回到密封腔。

 

2 存在問題分析

根據(jù)對(duì)多家煉廠、化工廠泵用機(jī)械密封的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，大約有60%的泵維修歸納為機(jī)械密封問題[1] ，而該泵組機(jī)械密封泄漏導(dǎo)致的非計(jì)劃停機(jī)尤為突出，除此之外，還存在因泵入口泵堵塞、凍凝引起的低流量聯(lián)鎖停機(jī)等問題。

2.1 經(jīng)分析，在液力透平和泵機(jī)械密封的沖洗方案PLAN53B及PLAN23中，機(jī)封冷卻器均采用循環(huán)水為沖洗液進(jìn)行冷卻，但是由于循環(huán)水水質(zhì)較差，其中不但溶解著較多的鹽類，而且含有少量的泥砂、雜物、碎屑等，循環(huán)水經(jīng)流冷卻器表面時(shí)，在高溫下極易形成水垢及沉積物 [3] 見圖3。水垢及沉積物降低了機(jī)封冷卻器換熱效率，使機(jī)械密封摩擦副端面產(chǎn)生的熱量不能被有效帶走，導(dǎo)致密封液膜氣化或閃蒸，形成干摩擦，破壞密封面，加上高溫加速了機(jī)械密封內(nèi)部O型圈老化，#終導(dǎo)致了機(jī)械密封的泄漏。

 

2.2 液力透平機(jī)密封腔壓力約等于出口壓力，即2.2MPa，API 682第三版中，要求53B沖洗方案的密封系統(tǒng)沖洗液壓力一般應(yīng)高于密封腔壓力0.14-0.4MPa，結(jié)合設(shè)備原廠家要求，將密封系統(tǒng)的壓力設(shè)置為2.5MPa。

由于出現(xiàn)過后路調(diào)節(jié)閥凍凝卡澀、工藝調(diào)整不當(dāng)?shù)茸児�況操作，被密封介質(zhì)的壓力在2.2-2.6MPa之間產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，彈簧所承受的隔離液帶來的正壓和介質(zhì)帶來的反壓大幅波動(dòng)，超出了密封系統(tǒng)的補(bǔ)償量，引起摩擦端面的相互沖擊，動(dòng)、靜環(huán)摩擦副間形成的液膜密封被破壞，從而造成突發(fā)性泄漏失效 [4] 。

 

2.3 拆檢泵兩端失效機(jī)械密封，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部含有小顆粒雜質(zhì)，磨損了動(dòng)靜環(huán)端面。由于泵機(jī)械密封沖洗方案中沖洗液是泵輸送的柴油介質(zhì)，雖然介質(zhì)是經(jīng)過反沖洗過濾器SR-101和泵入口過濾器過濾，但仍有較小顆粒雜質(zhì)進(jìn)入泵內(nèi)，甚至存在濾芯破損而過濾不到位，以及SR-101程控閥故障或沖洗頻繁時(shí)，不過濾而直接經(jīng)跨線進(jìn)料，一旦顆粒雜質(zhì)物進(jìn)入沖洗系統(tǒng)，夾在動(dòng)、靜環(huán)密封面上，#終造成端面磨損失效。

 

2.4 為了保護(hù)設(shè)備，泵設(shè)置有低流量聯(lián)鎖。泵入口設(shè)有一組差壓式孔板泵，見圖4，智能壓力變送器A連接DCS，智能壓力變送器B連接SIS且?guī)У土髁柯?lián)鎖。泵入口總管線有蒸汽伴熱，智能壓力變送器及導(dǎo)壓管僅有普通保溫。由于智能壓力變送器B導(dǎo)壓管向下傾斜，造成介質(zhì)中含有的雜質(zhì)顆粒易沉積導(dǎo)致差壓訊號(hào)傳送失真，加之該傾斜角度不利于冷凝液的排除，在防凍措施不到位的情況下，會(huì)凍凝#終導(dǎo)致低流量聯(lián)鎖停機(jī)。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 加大冷卻水量

泵及液力透平機(jī)封冷卻器共需冷卻水量為5.6m 3 /h。經(jīng)分析，該裝置除鹽水站原設(shè)計(jì)共兩臺(tái)水泵，為兩臺(tái)往復(fù)式壓縮機(jī)提供除鹽水，該除鹽水較循環(huán)水在濁度、鈣離子、溫度、壓力方面更符合機(jī)封沖洗系統(tǒng)冷卻器的要求。但原水泵設(shè)計(jì)流量較小，在一開一備的情況下，僅能滿足壓縮機(jī)的需求。經(jīng)考察，相鄰酸性水汽提裝置閑置設(shè)備堿液卸車泵額定流量為20m 3 /h，揚(yáng)程、溫度各項(xiàng)參數(shù)均接近于原水泵。2017年檢修時(shí)，該車間將閑置堿液卸車泵安裝在柴油精制裝置除鹽水站，出入口均與原水泵出入口相連，出口分出一支供往泵組，回水返回至水箱。此外，增加板換板片，確保冷卻效果，操作時(shí)開二備一。

 

3.2 調(diào)高壓力

根據(jù)API 682#新版要求及約翰克蘭內(nèi)部要求，密封系統(tǒng)的隔離沖洗液壓力一般應(yīng)高于密封腔壓力0.7-0.8MPa。該車間將液力透平密封系統(tǒng)的壓力調(diào)整為3.0MPa，增強(qiáng)了應(yīng)對(duì)后路壓力波動(dòng)的能力。另外加強(qiáng)了工藝操作，嚴(yán)格按照操作指標(biāo)進(jìn)行操作，盡量避免液力透平后路產(chǎn)生較大波動(dòng)。

 

3.3 排查故障

對(duì)SR-101程控閥出現(xiàn)的故障及時(shí)排查處理，不允許通過SR-101跨線直接進(jìn)料；定期檢查反沖洗過濾器及泵入口過濾器有無破損情況。

 

3.4 改變導(dǎo)壓管接法

根據(jù)導(dǎo)壓管敷設(shè)規(guī)范，其應(yīng)垂直或傾斜敷設(shè)，其傾度不得小于1:12。因此該車間采取臨時(shí)措施，將智能壓力變送器A接至SIS，而將智能壓力變送器B接至DCS。長遠(yuǎn)措施為：在停工檢修時(shí)，將智能壓力變送器A、B的導(dǎo)壓管均向上傾斜敷設(shè)，見圖5，且在導(dǎo)壓管增設(shè)蒸汽伴熱，但要防止被測介質(zhì)過熱氣化和在導(dǎo)壓管中產(chǎn)生氣體造成假差壓。

通過對(duì)泵組機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的局部改造，規(guī)范工藝操作，智能壓力變送器導(dǎo)壓管敷設(shè)改造，泵組無法長周期運(yùn)行的問題得到了很好解決，滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)及安全的要求，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，保證了裝置的安全平穩(wěn)長周期運(yùn)行，給同類裝置的機(jī)泵改造提供了經(jīng)驗(yàn)。