空分装置液氧泵运行常见问题及处理
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作者: 李艳兵
[摘 要]总结空分装置液氧泵运行过程中出现的几种常见问题，包括：偏压减压器故障、回流阀不受控、主冷液氧中存在杂质等情况，分析原因，积累经验，提高设备运行管理水平，提高设备运行周期及安全性。
[关键词]空分装置 液氧泵 偏压减压器 回流阀 参考气
中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0044-01
浩良河化肥分公司空分车间KDON18000/30000型空分装置采用常规分子筛净化、增压透平膨胀机、规整填料精馏塔、产品氧气内压缩、DCS控制系统的流程。自2004年投用以来一直运行稳定，近一、二年受分子筛系统蒸汽加热器漏点、分子筛床层损坏等因素的影响，其液氧泵运行出现了几种故障情况，影响设备的长周期、稳定运行，现象几种故障情况进行说明如下。
液氧泵主要性能指标：
型号：VP 6/240/5.5L-3.3C/0 CB WB离心泵；厂家：CRYOSTAR公司；
流量：376L/min，转速：3300rpm，功率99kW，最低工作温度：-200℃，
压头：566m，进口压力：2.3bar、出口压力：64bar、最高工作压力：80bar。
一、回流阀不受控。
故障经过：
冬季空分装置运行，液氧泵出口压力出现波动，正常为5.96MPa，最高可达到6.0MPa，影响液氧泵稳定运行及后部系统稳定。在两台液氧泵在线倒换时，备用液氧泵启动正常，向系统送气，稍开出口阀，出口总管压力略有上涨，打开运行的液氧泵回流阀调整压力，总管压力持续升高，调节无效，此时通过降低变频器负荷使液氧泵出口压力稳定，现场检查回流阀卡阻，无法正常调节。液氧泵无法正常倒换使用。
原因分析：
1、因为冬季运行环境温度低，最低达到-33℃，液氧泵回流阀填料跑冷，严重时甚至出现漏液情况，造成回流阀阀杆处结冰，并且为了减少跑冷量，将回流阀填料人为把紧。
2、跑冷位置将回流阀放大器位置包裹，造成仪表空气压力不足，影响液氧泵回流阀调节，最终造成回流阀不受控。
3、在液氧泵倒换过程中，回流阀无法正常调节，而出口总管压力升高，通过变频器进行调节，当运行的液氧泵负荷降低到一定阶段时，可能造成液氧泵止回阀瞬间关闭，而备用的液氧泵未达到满负荷状态，可能造成出口总管压力、流量瞬间降低，严重时可能造成后部系统停车。
处理方法：
1、将回流阀改为手动操作，与控制室紧密联系，降低运行液氧泵的出口压力，控制室及时增加备用的液氧泵负荷，并缓慢打开出口阀，保证出口总管压力稳定。
2、停泵后，进行彻底加热，更换液氧泵回流阀填料，消除漏点。
3、在回流阀放大器位置加装伴热带。
二、参考气压力降低。
故障经过：
液氧泵运行过程中，现场巡检发现液氧泵参考气压力有逐渐降低趋势，随之降低的还有混合气放空压力，入口压力保持不变，正常值：入口压力：0.236MPa，参考气压力0.22MPa，混合气放空压力：0.21MPa，当参考气压力降低到0.19MPa时，出现明显变化，迅速降低，同时液氧泵出口压力、流量开始降低，严重时，液氧泵无法正常运行，需进行在线倒泵。
原因分析：
通过现场表计指示判断，液氧泵入口压力无明显变化，而参考气压力与混合气放空压力逐渐降低，由入口压力点的位置可以判定，可能的原因是入口过滤器堵塞造成液氧泵吸入压力不足，表现为参考气压力降低。此时，由主冷液氧分析阀处取样，发现液氧中有白色颗粒状物质，液氧蒸发后无残留，确定杂质为干冰。最终确认原因为：因空分装置分子筛床层损坏，蒸汽加热器泄漏等原因，造成分子筛吸附效果下降，不合格空气进入精馏塔，在主冷中产生干冰，进而堵塞液氧泵入口过滤器，造成参考气压力、混合气放空压力减低，最终导致液氧泵被迫停泵。
处理方法：
1、在线倒换液氧泵，液氧泵停泵、排液、加热，使之处于备车状态。
2、增加膨胀量，加强主冷液氧、下塔液空排放，逐步消除系统杂质。
3、因短期内，空分装置无法停车处理，加强液氧泵监控，观察参考气压力等参数的变化，及时倒换液氧泵，加强主冷液氧的分析，保证设备运行安全。
4、利用停车机会，修补分子筛床层、消除蒸汽加热器漏点，空分装置加热吹除合格，彻底解决分子筛出口空气不合格问题。
三、偏压减压器故障。
故障经过：
在液氧泵正常运行时，由于主冷液氧中出现固体干冰杂质，堵塞入口过滤器，造成参考气压力、混合气放空压力降低，进而影响液氧泵负荷。在此过程中，随着参考气压力的降低，密封气与参考气压差迅速升高，正常值为15kPa，最高可达到39.3kPa以上并超量程，造成工况迅速恶化，液氧泵不打量，在线倒泵无法及时进行。
原因分析：
通过现象分析，密封气与参考气压差升高的原因是当参考气压力因入口过滤器堵塞而降低时，因偏压减压器无法正常调节，密封气压力保持不变，造成两者之间压差增大，进而导致密封气与液氧混合气无法正常排出，高压密封气逆向窜入液氧泵入口，造成液氧泵气蚀，工况迅速恶化，被迫停车。
处理方法：
1、及时监控，发现参考气压力下降、密封气与参考气压差有上涨情况时，及时到现场进行手动调节偏压减压器，保证密封气与参考气压差恒定，稳定液氧泵运行，在线倒换液氧泵。
2、利用停车机会，彻底检修偏压减压器，无法修复时及时更换，保证液氧泵密封气压力调节正常。
四、液氧泵不打量
故障经过：
在液氧泵启动阶段，加热、预冷合格，回流阀全开，启动液氧泵，当变频加至40%时，开始出现出口压力降低，密封气与参考气压差升高，现场参考气压力波动剧烈，使用排气阀排气，液氧泵工况恢复正常，当排气阀关闭时，工况继续恶化，并且液氧泵电机振动加大，伴随着间歇性异响，无法正常启动。
原因分析：
不打量原因：
1、因加热阀门内漏，造成加热气体窜入液氧泵入口，造成液氧泵气蚀。
2、加热不彻底、预冷不合格，造成液氧泵气蚀。
3、因密封气流道不畅，混合气无法正常排放，密封气窜入液氧泵入口，造成液氧泵气蚀。
4、因液氧泵存在缺陷，内部级间窜气，造成液氧泵气蚀。
电机振动原因：
5、因电机轴承缺油，造成电机振动，异响。
6、因液氧泵气蚀，造成电机振动，异响。
7、因电机轴承故障，造成电机振动、异响。
处理方法：
1、液氧泵加热合格后，在加热阀阀前加盲板，消除加热阀内漏可能性。
2、增加加热时间，启动前按规定进行露点分析，分析合格方可预冷；增加预冷时间，严格按操作规程开关阀门，按规定盘车。
3、断开密封气管线，对密封气系统进行彻底吹除，分析露点合格，恢复管线连接。
4、在上述几种原因都消除的基础上，液氧泵依然无法正常运行，对液氧泵进行解体检查，最终检查发现：液氧泵入口与一级间密封胶圈、液氧泵入口处四氟密封圈损坏，其他检查正常，重新安装液氧泵。启动运行正常。
5、联系电气车间人员，电机加油，重新启动后，振动未消除。
6、断开液氧泵泵体与电机联轴器，制作临时支架，对电机进行单试，电机振动、异响依然存在，最终确定电机故障。
7、联系厂家人员，对电机进行解体检查，发现电机连轴端轴承支架损坏，重新更换了电机轴承，并到电机厂进行动平衡试验合格，重新安装液氧泵电机。
8、安装后，启动运行正常、消除了设备缺陷。
五、结语
液氧泵是空分装置的关键设备，其运行稳定与否直接影响空分装置的性能和安全，在生产运行中液氧泵出现的任何细小问题，都要认真严肃对待，将隐患消灭在萌芽状态。本文总结了液氧泵几种故障现象及处理结果，给液氧泵运行维护提供参考，提高液氧泵运行管理水平。
作者简介
李艳兵（1981-10），男，黑龙江省绥化市，工程师，浩良河化肥分公司空分车间副主任。
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