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类型屏蔽电泵故障分析及防范02版.doc

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  • 文档编号:7781280
  • 上传时间:2019-05-25
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    屏蔽电泵故障分析及防范02版.doc
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    1、1屏蔽泵故障分析及防范杨华(中原油田天然气处理厂,河南濮阳,457162)摘要:雅克拉集气处理站 2005 年 11 月 29 日正式投产,根据装置输送介质为易燃易爆,屏蔽泵具有无泄漏的优点,精馏塔塔 顶回流、凝析油外 输、凝液回收、轻烃及液化气装车等处都采用屏蔽泵。但在投产 1 年半 时间内相继出现多次轴承、 轴 套、推力盘、屏蔽套损坏现象,针对此现象进行了原因分析,并提出相 应的解决措施。关键词: 屏蔽泵 故障 分析 防范屏蔽电泵属于离心式无密封泵。屏蔽电泵把泵和电动机联在一起,是泵和电机组合的密封整体,只有静密封,没有动密封。具有无泄漏的独特优点,适用于输送各种有毒、有害、易燃、易爆、易

    2、挥发和贵重的液体,在化工、制药、核工业、航天等装置中广泛应用。雅克拉集气处理站根据输送介质的特点,在天然气处理装置中也大量使用了屏蔽电泵。一、屏蔽泵的结构及主要零部件屏蔽电泵把泵和电机整合在一起,在电机的定子、转子部分各有一个特殊金属材料制成的屏蔽套,将定子和转子分别密封起来,使电机的铁心绕组不受介质腐蚀,转子在被输送的介质中运转,其动力通过定子磁场传递给转子。(一)结构形式:根据被输送的液体的温度、压力、有没有颗粒和粘度高低等,屏蔽泵可以分为基本型、逆向循环型、高温型、自吸型、高压型、2泥浆型等不同类型。按叶轮轴的方向可以分为立式和卧式屏蔽泵。按叶轮的数量可分为单级、多级屏蔽泵。雅克拉集气处

    3、理站根据输送介质的特点,使用了卧式基本型(见图 1)和立式逆向循环型(见图 2)两种屏蔽电泵。1.基本型(又称 B 型):循环液的循环路线:输送的液体的一部分从泵的排出口 循环管 后端盖 后侧轴承与后侧轴套之间的间隙 定子屏蔽套与转子屏蔽套之间的间隙 前 侧轴承与前侧轴套之间的间隙 叶轮的平衡孔 叶轮的吸入口适用:基本型主要用于输送不易产生气蚀的液相介质(如:凝析油、污水等)。图 1 基本型屏蔽电泵内部结构图2.逆向循环型(又称 N 型):循环液的流动路线:入口 出口 循环冷却液3循环液从叶轮的排出口,通过前端盖的小孔 定子屏蔽套与转子屏蔽套之间的间隙 后侧轴承与后侧轴套之间的间隙 后端盖 回

    4、到进液罐另外通过前端盖小孔的循环液的一部分,由前侧轴承与前侧轴套的缝隙 前端盖与叶轮轮毂之间的缝隙 叶轮的入口处因为这种泵的轴承润滑、电动机冷却采用的液体流动方向与基本型相反,故称为逆循环型。逆向循环型的主要特点是不易产生汽蚀,适合于输送易产生气蚀的气相介质(如:液化气、轻烃等)。415B646C57B142048A010D158B1624196A 57A39A46E46A58A0246G18B5C17BK 46F46D46B3817C08B46M9074A46F917D2BK27417A3265406N39B59546JA68A36 48C06541678C46N5 58D7图 2 逆向循环

    5、型屏蔽泵内部结构图(二)屏蔽泵的主要零部件:1.叶轮:采用 2Cr13 不锈钢材料,并且有引导轮,化学稳定性好,叶轮的抗汽蚀性能强。2.定子屏蔽套与转子屏蔽套:在定子的内表面和转子的表面装有非磁性的耐腐蚀金属薄板(不锈钢)制成的屏蔽套,用来防止工作介质浸入定子绕组和转子铁心。屏蔽套的厚度一般为 0.2-1mm,非常薄(厚度厚屏蔽泵的无用功消耗比较多,泵的效率低)。3.轴承:5采用滑动轴承,由被输送的介质来润滑。雅克拉集气处理站的屏蔽泵轴承全部采用目前摩擦副中最优秀的材料炭化硅轴承,耐腐蚀性强,耐磨性好,使用寿命比石墨轴承长。4.安全监测和保护装置:轴承磨损监测器:都装有机械式轴承磨损监测器,面

    6、板有绿色、黄色、红色三个区域,绿区表示运行正常,黄区需要停机查找原因,红区必须停机更换轴承。电流保护器:每台屏蔽泵都安装有电流保护器,设定值为额定电流的 1.15 倍。在负载过大,电流增加较多时,电流保护器会动作,自动切断电流,使电机停机,防止泵发生事故。二、屏蔽电泵运行故障分析屏蔽电泵在使用过程中常见的故障现象有:轴承、轴套、推力盘损坏,定子、转子屏蔽套损坏,定子绕组损坏,轴承监测器指示过大,异常振动和噪声(汽蚀),不排液或排液量不足,电动机自动停转,不启动等。雅克拉集气处理站的屏蔽泵在一年多的使用过程中,相继出现了多次屏蔽泵故障。主要故障现象有凝析油外输泵轴承破裂、屏蔽套损坏;凝析油稳定塔

    7、回流泵轴承破碎、定子屏蔽套损坏;乙二醇水循环泵推力盘损坏;液化气装车泵轴承6损坏;闭排泵推力盘破裂等。这些故障不仅给生产运行带来困难,更带来巨大的经济损失(更换 1 套轴承三千余元,返厂维修 1 次二万余元),现从泵的运行控制、工艺参数、工艺流程等方面对我队屏蔽泵故障原因分析如下:(一)凝析油外输泵故障原因分析:2007 年 2 月 16 日, 1#凝析油外输泵出现凝析油外输流量显示为零,我们立即赶到现场,发现泵已停转,泵体温度非常高,泵外壳变色。我们解体检查发现泵轴承破裂、屏蔽套损坏。故障原因分析:因 DCS 控制系统出现故障,导致凝析油储罐出口紧急关断阀(凝析油外输泵入口阀)失控关闭,泵抽

    8、空,使电机自身循环冷却液中断,从而导致轴承表面温度急剧上升,膨胀变形造成轴承磨损;轴承磨损的增大又使轴承表面温度继续上升,最终导致轴承破裂或破碎。坚硬的炭化硅碎粒进入定子、转子屏蔽套间隙,将定子屏蔽套击穿。炭化硅碎粒进入屏蔽套间隙,将转子卡死,电流过载保护停机。(二)凝析油稳定塔回流泵故障原因分析:2006 年 5 月、2006 年 10 月出现二次凝析油稳定塔回流泵轴承破碎、定子屏蔽套受损故障。故障原因分析:凝析油稳定塔回流泵的额定排量为 10m3/h,日常工况状态下,泵出口流量为 2.3m3/h(有时连 1 m3/h 都不到),只有额定流量的四分之一不到,在小流量时,部分经叶轮加压的介质没

    9、有排出7去,介质温度逐渐升高,循环液的温度也升高了,温度升高的循环液在经过轴及电机绕组后温度又有很大的升高,导致冷却液部分产生气化,使电机自身循环冷却液接近中断,导致轴承表面温度急剧上升,膨胀变形造成轴承磨损;最终导致轴承破裂或破碎,破碎的轴承旋转时造成定子屏蔽套损坏。(三)乙二醇循环泵故障原因分析:2006 年 3 月某日,岗位人员在巡检过程中发现 3#乙二醇循环泵出口压力为 0.3Mpa(正常运行压力 0.8Mpa),而且有异响,立即停运 3#乙二醇循环泵,在卸压排液过程中发现有大量的气体排出。解体检查后发现该泵推力盘损坏。故障原因分析:乙二醇循环泵输送介质为循环乙二醇水,乙二醇是受热易挥

    10、发的物质,乙二醇水在经过用户换热后回到泵入口,由于长时间运行,在管道集聚的乙二醇蒸汽增加,由 1个敞口的高位膨胀罐来完成气体的排除和液体的补充。由于建站施工安装时的失误,将乙二醇水膨胀罐的补水流程与油冷却泵的出口连接在一起,因为油冷却泵出口压力高,将正常的补水流程隔断了,使回水管网中的气体无法排除,补充液无法补充,导致泵产生气蚀,使推力盘损坏。解体检查时看到屏蔽泵前端盖上附着有许多细小的油泥,说明过滤器的滤网目数选择的也不合适,滤网太稀。(四)液化气装车泵故障原因分析:82006 年 1 月 12 日,操作人员启动 2#液化气装车泵不久,发现管线振动剧烈,压力波动严重,操作人员赶快停泵。清洗过

    11、滤器时发现滤网大部分被冰糊住。解体检查泵时发现后端轴承、轴套破碎。故障原因分析:因该泵不经常使用,液化气储罐中有少量的游离水随液化石油气来到泵的入口过滤器处,因天气寒冷,水结冰将滤网糊住。泵启动后,因供液不足,造成轴承润滑冷却不足,轴承温度升高破裂。(五)闭排泵推力盘破裂原因分析:2007 年 1 月某日,辅助岗启动 2#闭排泵将闭排罐中的水打入开排罐,在巡检中发现 2#泵停转,再次按动按钮,泵没有反应。经解体检查,发现轴承破裂,推力盘破裂,定子屏蔽套受损。故障原因分析:我们清洗闭排泵过滤器时发现过滤器 70%被堵死了,里边全是泥土、细碎杂物。因为过滤器堵塞,泵启动后,造成供液不足,液体温度升

    12、高,循环液蒸发造成轴承温度剧增,轴承破裂,破裂的碎块将屏蔽套磨穿。三、屏蔽泵故障的防范措施认真分析引起屏蔽泵故障的原因,积极采取措施确保屏蔽泵平稳运行,延长轴承的使用寿命,增强装置运行的稳定性是我们的职责。针对不同泵的情况,我们采取不同的防范措施:(一)凝析油外输泵故障防范措施:9结合凝析油外输泵运行特点以及自控系统的控制故障特点,凝析油外输泵的故障控制措施从两个方面解决:一是出现异常情况时(如装置区安全阀突然起跳、控制系统故障等),岗位人员要立即关闭凝析油外输泵;二是将泵的停机与罐出口紧急关断阀的开关状态进行连锁控制,阀关就停机,确保了屏蔽泵不因罐出口阀关断,介质抽空导致泵轴承损坏、屏蔽套损

    13、坏现象发生。(二)凝析油稳定塔回流泵故障防范措施:根据设计 17 万吨处理量下凝析油稳定塔回流泵排量10m3/h,在目前处理量达不到设计情况下,泵的选型排量过大。解决凝析油稳定塔回流泵故障措施:一是保持回流罐液位情况下,增加稳定塔回流量,增加泵运行排量;二是定期对泵尾管进行通气清理,确保泵尾管畅通,使轴承的冷却效果良好;三是每 15 天切换一次泵。(三)乙二醇循环泵故障防范措施:针对乙二醇循环泵气蚀故障解决控制措施:一是定期启动乙二醇加注泵对管网补液(一般 2 天一次);二是对乙二醇循环泵的膨胀罐补液流程进行改造,将施工安装错误的乙二醇水补液流程改回到油冷却泵入口处,解决管网无法补液、无法排气

    14、造成泵气蚀现象。(四)液化气装车泵故障防范措施:10针对冬季生产可能造成的过滤器滤网冻堵情况,可以采取下面三个方面的措施:一是定期排放罐底游离水;二是定期清洗过滤器;三是冬季如果泵停用时间长,使用前对过滤器要进行拆卸检查。(五)闭排泵故障防范措施:闭排泵的吸入口来自闭排罐底部,闭排罐汇集了全站的大部分污水和污油,泥土、脏物较多,需要加密过滤器的清洗频次,现在规定为 1 周清洗一次,使用频繁时可以再缩短清洗周期。(六)其他防范措施:1. 2006 年 3 月份我们从乙二醇泵的推力盘损坏情况,发现过滤器的滤网目数不合适,我们立即将全站的屏蔽泵滤网都由 30 目更换为 50 目。2. 对于闭排泵、凝

    15、液输送泵等间歇运行,每次运行时间不长的屏蔽泵要求岗位人员起泵后不得离开现场,一是密切关注泵的运行情况;二是密切关注罐的液位情况,防止泵抽空。3.注意观察 TRG 表(轴承监测指示器)指示,数值大时要及时对泵进行解体检查,轴承磨损量过大时及时更换轴承。4.如果发现泵有异响、异常发热、振动过大、过载保护等现象,立即停泵进行解体检查,不得再次启动,检查确认误后,11才能再行启动。5.泵启动前要充分排气。参考文献1 张辉军屏蔽泵的故障分析和对策广州化工,2006 年第 34 卷第 2 期2 颜宁海屏蔽泵的性能特点及事故案例分析,西部煤化工,2006 第 2期3 陈岗屏蔽泵气蚀原因的分析及对策石油化工设备技术,2004 年第25 期第 2 卷4 李志慧等. 屏蔽泵定子屏蔽套损坏原因分析及预防措施.化学推进剂与高分子材料,2005 年第 3 卷第 3 期5 全国化工设备技术中心站机泵技术委员会编.工业泵选用手册.化工出版社,2003 年 9 月。6 大连环友屏蔽泵公司编,屏蔽泵使用说明书。12屏蔽泵故障分析及防范单位:中原油田天然气处理厂工种:轻烃装置操作工等级:高级技师姓名:杨华

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