一種防止加壓過濾機入料泵泵體炸裂的保護設計

牛超 張帥 韓丹

【摘 要】 加壓過濾機入料泵偶有爆裂事故發生，目前大多數防護手段是采用加工防護箱來進行防護，沒有做到從事故發生前對其進行風險報警預控，不能做到設備的本質安全型。本文主要從入料泵爆裂事故發生前進行分析，針對泵體爆炸前溫度發生劇烈變化自制設計發明了泵體高溫保護閉鎖裝置，對事故進行有效的預防和處理，極大的提高了加壓過濾機入料泵本身的安全性能，徹底消除了加壓入料泵在生產過程中爆裂給巡視人員帶來的不安全隱患。

【關鍵詞】 入料泵 ?炸裂 ?保護設計 ?本質安全

隨著選煤技術的發展，選煤設備也有了很大變化，加壓過濾機以分選粒度細、脫水效果良好及高效節能的特點，在選煤工藝中應用越來越廣泛。但由于程序操作或系統工藝等原因，加壓過濾機入料泵在極偶然的情況下有發生爆炸的可能性，且在國內很多選煤廠都發生過此類事故。現如今沒有很好的方法去杜絕這一事故的發生，更沒有一種有效地設備保護裝置對其進行監測和控制。

1 目前存在的問題

1.1 煤泥上料泵爆裂隱患危害巨大

現就神華神東洗選中心烏蘭木倫選煤廠來說，在加壓過濾機使用中，經常由于物料濃度較高或濃縮池跑粗造成加壓過濾機上料不正常，而泵殼發熱現象時有發生，進而導致煤泥泵在運行過程中突發爆炸而給巡視崗位工帶來巨大的人身傷害，另外也會造成設備嚴重受損，修復時間長，影響選煤廠的正常生產。

1.2 防護手段簡單且未從本質上進行防護

以往采取的防護手段是采用加工防護箱來進行有效的防護。此種防護方式的缺點是沒有從事故發生前對其進行風險報警預控，而是簡單的對事故發生以后進行的安全防護，不能起到監測、控制事故發展的作用，沒有做到設備的本質安全型。

2 原因分析

針對泵機發生爆炸的原因有多種，其中最主要的原因為：由于泵機上料不正常，葉輪在高速旋轉的過程中與泵殼內沉積的物料進行摩擦發熱進而造成泵殼爆裂，而此類事故的發生很難預防，更沒有一種有效地設備保護裝置進行檢測。本文主要從事故發生前泵體溫度變化進行分析入手，并通過采取一些手段對事故的發展進行有效的預防和處理，極大的提高了加壓過濾機入料泵本身的安全性能，徹底消除了加壓入料泵在生產過程中爆裂給巡視人員帶來的不安全隱患，本防爆裂保護裝置設計也因此而來。

3 優化方案

下面從四個方面來看一下該裝置的設計原理及其理念：

3.1 溫度報警裝置的設計原理

針對煤泥上料泵在爆裂前出現的一些工作參數變化的特征，如溫度急劇升高的特點。經廠部研究決定在煤泥入料泵的上料管道上增加溫度保護裝置，根據110kw電機的在線溫度監測裝置的工作原理，對所有的加壓過濾機入料泵增設了泵體高溫保護裝置，并且設置溫度上限為25℃（環境溫度假設為20℃）。當監測到的溫度大于25℃，該溫度保護動作，加壓過濾機入料泵自動閉鎖停車，進而避免了泵體因溫度繼續升高而造成爆炸事故發生。塊煤系統粗煤泥管路改造示意圖如圖1所示。

3.2 溫度報警裝置的集控程度設計

聯合西安華光將該溫度保護裝置做成集控畫面，此畫面有“解鎖”和“閉鎖”兩種模式可供選擇。在日常生產過程中，該保護均處于閉鎖狀態。同時在集控畫面上設置報警畫面，例如當泵體溫度達到溫度上限值時，調度集控畫面上會自動報警，調度室將報警情況反饋給過濾機崗位工，在確認過濾機入料泵已閉鎖停車后，崗位工可以現場進行查看設備高溫的原因并進行及時處理（例如可以開啟循環水管路打上一會循環，清理掉煤泥泵積聚的煤泥，來降低泵體的溫度，使泵體溫度達到正常的溫度范圍），在確認設備無故障后且泵體溫度正常后，通知調度室集控起車。此時，調度室手動復位該溫度報警裝置，將該過濾機入料泵進行重新開啟并閉鎖該溫度保護裝置。如圖2所示：

3.3 防外界溫度干擾手段設計

為了提高在線溫度保護裝置的精確度，防止泵體將熱量傳遞到空氣中，我廠已要求檢修車間利用密封膠將新安裝的溫度檢測裝置進行完全密封。這樣以來，溫度監測裝置就能夠不受外界溫度的干擾，大大提高了溫度監測裝置的監測精度。

3.4 事故預警后處理程序設計

在加壓過濾機入料泵長時間停車后，入料泵內有煤泥積聚，起車后，由于煤泥與葉輪摩擦生熱，進而可能引起煤泥泵爆炸的風險。為了使煤泥入料泵內的煤泥及時的排出，我廠在加壓過濾機入料泵的吸料管道上增加了循環水管道，在入料泵起車之前，由調度員觀察集控畫面，檢查加壓過濾機的槽內的料位是否發生變化，若變化，證明上料正常。若料位計沒有變化，則先開啟末煤系統的循環水并將加壓過濾機吸料管上的循環水沖水管路閥門開啟，關閉煤泥泵吸料管路上的閥門，利用循環水將煤泥泵內的煤泥進行清理，清洗2分鐘后，在確保泵內煤泥全部排空后，再正常給加壓過濾機入料。通過增加循環水管路后，解決了停車后泵內積聚煤泥的問題，減少了煤泥泵爆炸的可能性，進而大大提高了過濾機入料泵自身的安全性能。

4 經濟效益

4.1 節約原材料

該保護裝置可有有效地防止泵殼爆炸，可有效地降低材料損失，因此可產生經濟效益4.08萬元（一臺100ZJ-I-A50型泵機的價格為4.58萬元，改造費用0.5萬元）。

4.2 提高了設備運行率和使用壽命

該保護裝置能及時有效的檢測到泵殼溫度的變化，有效地防止了泵殼、葉輪的磨損老化，從而大大延長了泵機的使用壽命，并且使泵機的檢修周期大大縮短，使泵機的檢修周期由原來的每季度延長到一年，通過測算每年可產生的經濟效益為2萬元。（備注：每次檢修費用為1萬元，改進前年實際檢修次數為4次，改進后年實際檢修次數為2次）。

4.3 產生巨大且無法估算的安全效益

該保護裝置可有效防止人身、機電事故的發生，將產生無法計算的巨大安全經濟效益。

5 結語

綜上所述：為了將加壓過濾機入料泵泵體爆裂事故控制在發生前，烏蘭木倫選煤廠自主設計研制了泵體高溫保護閉鎖裝置并將其安裝到所有的入料泵泵體上，另外將該保護做成集控閉鎖程序。該裝置可實現了對泵體的實時溫度進行監控，一旦泵體出現高溫報警后，程序自動閉鎖停車，將風險隱患降低到最小化。本設計從事故發生前進行風險控制，消除了煤泥入料泵在運行過程中存在的風險隱患，徹底做到了人員、設備的本質安全型。

參考文獻

[1]郭凡燦，薄磊，等.煤泥脫水裝備的發展現狀及展望[J].2008（9）.

作者簡介：牛超（1983—），男，陜西神木人，工程師，2006年7月畢業于西安石油大學機械設計制造及其自動化專業，現就讀清華大學工程碩

士，現任中國神華神東煤炭集團洗選中心烏蘭木倫選煤廠廠長。