離心式高壓甲銨泵長周期運行總結

王 斌

（河南煤業化工集團中原大化公司，河南濮陽 457004）

我公司尿素裝置是國內第一套從意大利引進的氨汽提尿素生產工藝，設計生產能力為1 760t／d。1990年5月5日投產。

尿素裝置使用的高壓甲銨泵為離心式雙級泵，由美國勝達因（SUNDSTRAND）公司生產，型號HMP－3512，排出壓力15.3 MPa，轉速14 200r／min，設計流量60.5m3／h。主要結構特點是一、二級葉輪分別安裝在增速箱兩側的高速齒輪軸上，由中間低速齒輪帶動兩側高速齒輪軸旋轉，由電壓6 000V、轉速2 960r／min的電動機直接驅動。高壓甲銨泵采用機械密封，一級為單機械密封，二級為串聯雙機械密封。作為尿素裝置的關鍵設備，甲銨泵能否穩定運行，直接影響到尿素裝置安全、穩定、長周期運行。

1 高壓甲銨泵機封泄漏分析

高壓甲銨泵自投運以來，由于中壓吸收塔液位波動，及組分變化，經常造成高壓甲銨泵汽化，影響到系統的正常運行，有時運行一周即需停泵處理，嚴重影響了尿素裝置安全、穩定、長周期運行。圖1為機封損壞原因的分析。

圖1 機封損壞原因示意

從圖1可以看出，高壓甲銨泵汽化是影響運行的主要因素。

2 對中壓吸收塔的改進

中壓吸收塔設計不合理，液位波動，組分變化，是造成高壓甲銨泵汽化的主要因素。通過多年的總結，對中壓吸收塔進行了以下改造：

（1）將中壓吸收塔內的十字分布器上提300mm；

（2）中壓吸收塔去高壓甲銨泵管線入口下延200mm；

（3）中壓吸收塔去高壓甲銨泵管線進口上加一直徑為800mm 的防沖擊罩（防止中壓分離器和中壓甲銨泵來的氣液混合物直接進入中壓吸收塔去高壓甲銨泵管線中，引起高壓甲銨泵汽化）；

（4）高壓甲銨泵入口管線加十字止旋器，防止高壓甲銨泵入口液相形成湍流，夾帶氣相，引起高壓甲銨泵汽化。

由于中壓吸收塔組分變化，引起中壓吸收塔液位指示的失真，影響主控對液位的判斷，在裝置現場中壓吸收塔視鏡處加裝監控器，主控可以直接觀察到中壓吸收塔視鏡的液位，避免液位低造成高壓甲銨泵汽化。

通過以上改造后，較好地解決了高壓甲銨泵的汽化問題，提高了高壓甲銨泵的運行周期。

3 油封泄漏

3.1 油封泄漏的情況

高壓甲銨泵長期以來存在油封漏油的情況，特別是2012年以來。2012年4月高壓甲銨泵運行期間，每個班組需要向軸承箱加油20L，一天需要加油60L。嚴重影響機泵運行，并增加了消耗。對于生產主要有以下幾方面影響：

（1）四天耗費一桶32＃抗氨潤滑油，價值1 700元人民幣；

（2）由于油封漏油比較嚴重，容易造成地溝COD 超標；

（3）由于需要頻繁加油和回收泵體基座上的廢油，增加操作人員的工作強度，造成操作人員疲勞，影響工作質量。

3.2 油封泄漏的原因

高壓甲銨泵一級為單機機械密封，二級為串聯雙機械密封。二級采用沖注水作為沖洗液，一級采用二級的水封緩沖液作為沖洗水。一、二級機械密封與高壓甲銨泵軸承箱體油封端面形成檢漏孔的密封腔，一、二級機封泄漏，泄漏液就會與高壓甲銨泵軸承箱體油封端面的碳鋼材質接觸，甲銨液對碳鋼的腐蝕較快。

圖2為高壓甲銨泵一級檢漏孔密封腔箱體側的腐蝕情況，圖3為高壓甲銨泵二級檢漏孔密封腔箱體側的腐蝕情況。對比兩圖，可以看出一級箱體處腐蝕情況明顯比二級嚴重。一級箱體端面已嚴重腐蝕，油封靜環與箱體接觸面、油封靜環緊固螺絲孔已經腐蝕，嚴重影響油封的安裝效果，造成油封大量漏油。

圖2 一級檢漏孔密封腔箱體側的腐蝕情況

圖3 二級檢漏孔密封腔箱體側的腐蝕情況

高壓甲銨泵二級采用的串聯雙機械密封，如果二級氨封泄漏，大部分泄漏液會被二級水封緩沖液帶到一級氨封，由于一級采用的是單機機械密封，一級發生泄漏，就可能發生疊加效應，造成一級檢漏孔密封腔中的甲銨濃度較高，加快一級箱體端面的腐蝕。

3.3 改進措施

由于軸承箱油封端面為碳鋼材質，容易腐蝕，現聯系一箱體修復廠家，對箱體進行改造，將軸承箱油封端面通過機加工去除，嵌入316L不銹鋼，如圖4。

由于316L不銹鋼具有很好的抗甲銨腐蝕能力，能保證油封的安裝質量，防止油封漏油的發生，很好地解決了影響高壓甲銨泵長周期運行的一個瓶頸。

圖4 軸承箱油封嵌入316L不銹鋼端面

4 潤滑油管理

高壓甲銨泵由于潤滑油壓的問題，多次出現跳車。

高壓甲銨泵潤滑油系統有輔油泵和主油泵兩臺油泵，保證高壓甲銨泵潤滑油系統正常工作。但在長期運行中，主、輔兩臺油泵同時運行，嚴重影響到機泵的安全運行，特別是夏季，進入用電高峰，電網承受的壓力大、易波動，造成系統晃電，由于輔油泵從設計方面抗晃電能力差，主油泵由于同主電機同軸連接，抗晃電能力強，因此多次出現輔油泵跳，高壓甲銨泵潤滑油油壓低，造成機泵跳車，影響到正常生產。

面對主油泵單泵運行，長期無法保證潤滑油油壓這一問題，從油系統管路、閥門進行排查，發現油路安全閥出現泄漏。修復以后，主油泵油壓為0.14～0.145MPa，雖然不到潤滑油壓力低跳值（0.1MPa），但長期處于低壓（0.15MPa），從機泵運行的角度來說，在潤滑作用、冷卻作用、清潔作用方面，都給機泵的長期運行帶來危害。后來，在機泵軸承箱大修時，發現軸承箱內主、輔油泵進口過濾器過濾網嚴重堵塞，更換過濾網以后，主油泵的壓力提高到0.2～0.21MPa。主油泵在此壓力下單泵運行，可以保證高壓甲銨泵潤滑系統要求，增加了高壓甲銨泵抗晃電能力，保證了高壓甲銨泵的長周期運行。

在正常生產中，還多次出現油箱進水、進甲銨，造成高壓甲銨泵跳車，甚至出現軸承箱內部腐蝕、損壞齒輪的現象。

從上面的分析可知，只有搞好潤滑油管理，才能發揮潤滑油的性能，保證設備正常運轉，延長設備壽命，節約潤滑油，節約能源，提高經濟效益和社會效益。

因此，在正常生產中，應嚴格執行潤滑管理的 “五定”制度和“三級過濾”制度，使用狀態的監控，潤滑油的正確使用，設備潤滑臺帳的建立，潤滑人員的培訓以及加強設備潤滑油管理，保證機泵的長周期運行。

5 科學的開泵程序

在正常生產中，由于開泵程序的不科學、不規范，造成高壓甲銨泵的運行周期明顯減短。

以前在啟動高壓甲銨泵，剛啟動時，泵體振動較大，機封出現一定的泄漏，后來查找原因時發現，在泵體引液前啟動沖洗水泵，泵體內充滿大量低溫沖洗水，由于泵的揚程不變，而介質密度變大，泵體壓力變大。

由“出口壓力＝進口壓力＋揚程×介質密度×g”可知，由于泵的揚程為泵本身的參數，不會隨介質的不同而改變，泵出口壓力隨泵體介質密度的增加而增大。

泵體壓力變大，容易造成高壓甲銨泵機封沖洗水側與泵體側壓差增大，損壞機封。同時，由于甲銨泵運行以后，泵體組分急劇變化，造成機泵振值、電流大幅波動，影響到機泵的正常運行。

針對以上情況，首先，充分引液排氣以后，甲銨泵準備復位前，啟動沖洗水泵，等復位條件滿足以后，立即啟動高壓甲銨泵，防止泵體內沖洗水較多，損壞設備。

6 其他措施

通過建立點檢定修系統，制定正確的開停泵方案，注意備用泵正常備機等一系列措施，有效保證了高壓甲銨泵的長周期運行。

7 總 結

通過以上的技術改造、科學管理，從根本上保證了高壓甲銨泵的長周期運行，同時，由于停泵和系統停車次數的減少，從而創造了很大效益。