儲槽液氧泵反轉故障原因分析與處理

李東彬，郭勇（湖南華菱漣源鋼鐵有限公司能源中心，湖南婁底　417009）

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儲槽液氧泵反轉故障原因分析與處理

李東彬，郭勇
（湖南華菱漣源鋼鐵有限公司能源中心，湖南婁底417009）

【摘要】介紹漣鋼液體儲槽的液氧泵在停泵時發生反轉問題，分析了引起泵體反轉的原因，闡述了針對此次問題采取的處理和預防措施。

【關鍵詞】液氧泵；反轉；止回閥；電機

1　引言

湖南華菱漣源鋼鐵股份有限公司能源中心制氧車間的2000 m3液氧儲槽配有一套液氧汽化輸送系統。該系統在氧氣管網壓力低時啟動，將液氧通過變頻液氧泵增壓、水浴式汽化器汽化后送入管網補氣，液氧泵為Vanzetti的SGM185型，排氣壓力設計3.0 MPa，流量30000 m3/h。主要組成有電機、齒輪箱、泵體。電機轉速2955 r/min、泵的轉速6910 r/min。

液體泵在投產調試過程中發生嚴重的反轉故障，造成了泵體機械密封磨損，電機平衡塊脫落造成電機線圈輕度磨損，本文介紹反轉故障現象、原因分析以及處理措施。

2　故障現象

制氧機組投產后液氧儲槽液體達到600 m3后組織對液氧泵進行調試。首次試泵請來液體泵廠家技術人員指導調試，通過全開泵的進口閥，泵后排氣閥以及泵后回流閥對液氧泵進行充分預冷，預冷過程中隨時對泵進行盤車確保軸承不凍住，直至回流管道及出口排氣閥有連續液體排出后確認預冷完畢，開始啟動液體泵升壓。根據要求將啟動頻率調到80%后遠程開啟液氧泵，觀察泵后壓力表壓力升高后，逐漸關小回流閥當壓力達到2.7 MPa后逐漸打開進水浴式汽化器的進液閥，液氧進入汽化器汽化并向外輸送，當泵在設計壓力附近運行約5 min左右時發現進汽化器的進液閥和逆止閥端蓋法蘭有少量噴液現象，下達指令要操作人員停泵，在操作人員回復已停泵后卻感覺電機并未停止，發出較大的嗡嗡響聲并伴有金屬摩擦的聲音，現場人員隨即意識到液體泵發生異常，根據情況判斷是停泵后發生了反轉，立即關閉泵的進、出口閥，開回流閥，此反轉過程發生約10 s的時間。

現場人員初步判定為泵的出口逆止閥失效造成了高壓液體和氣體在停泵后倒流沖擊液氧泵致使葉輪發生反轉，經決定由維修人員對逆止閥閥芯進行檢查，發現閥芯密封面損壞，該逆止閥閥芯材質為鋁合金，可能存在重量偏輕致使止回效果滯后；起初現場人員認為短時間的反轉不會對泵體本身造成較大影響，在處理完逆止閥和截止閥閥芯密封面漏液問題后準備再次預冷試泵，在預冷過程中手動對泵進行盤車發現泵無法轉動，起初以為是軸承預冷時凍住，但采用低頻率啟動電機也無法運行，于是決定排液復熱至常溫解凍后發現盤車仍無法轉動，確定泵軸已抱死損壞，經拆機檢查發現泵的葉輪密封磨損嚴重，同時電機的平衡塊斷裂，電機線圈輕微磨損。

3　原因分析

此次引起液體泵反轉及損壞主要原因分析如下：

（1）出口真空止回閥328DH100質量存在問題，閥芯密封墊損壞以及閥芯使用鋁材重量過輕不能起到快速阻止高壓的液體和氣體倒流作用，致使在停泵后水浴式汽化器內的高壓液、氣倒流沖擊葉輪形成反轉。

（2）高壓氣、液體在逆止閥失效情況下引起的反轉致使葉輪機械密封受力方向改變，造成機械密封磨損。按液氧泵出口2.7 MPa壓力，進口壓力0.1 MPa，電機停止后的反轉可視為液氧泵作為透平膨脹機的高速運轉，廠家測算其電機轉速可能達到了8000 r/min，液氧泵葉輪轉速達到20000 r/min，瞬時轉速超出電機及葉輪的設計轉速，電機與葉輪是通過變速齒輪箱連接，高速反轉時會引起齒輪面接觸時劇烈沖擊引起泵、電機軸的振動大幅增加，從而使電機平衡塊斷裂，葉輪機械密封嚴重磨損。

（3）在發現逆止閥和截止閥壓蓋噴液時立即告知操作人員停泵，而未意識到要先采取降頻降壓后再停泵的操作，以減少系統壓力降低危害。

（4）液體泵出口管道設計存在一定不足，止回閥位置距泵的出口位置偏遠，泵出口至止回閥段管道也會產生一定余壓，增加了泵的反轉可能。

4　處理措施

（1）液氧泵損壞主要由止回閥失效引起，由液體泵廠家負責修復液體泵，修復費用由安裝公司承擔，電機由機制公司修復。

（2）液體泵的出口至汽化器段管道由四川空分進行改造，更換為328DJ100不銹鋼低溫止回閥，同時改進工藝管道相應的布置，將止回閥安裝在距泵出口1.5 m以內，確保安全合理。

（3）規范操作規程，要求停泵時先降頻降壓，并要有操作人員現場確認泵的情況，確保液氧泵的安全開停。

液氧泵修復安裝完成，液體管道的改造完成，對管道系統脫脂、耐壓試驗和射線檢測等要求合格后，再次組織對液氧泵進行調試，調試過程運行正常。在以后的停泵過程中也未發生反轉問題。

5　結束語

漣鋼有一臺ACD的液氧泵在停泵過程中也發生過反轉，但由于該泵排氣壓力略低為1.8 MPa，泵和電機單軸連接不需要齒輪增速，以及倒流氣液量較少等原因反轉時未對泵的葉輪密封造成嚴重磨損，究其反轉的原因同樣是止回閥失效，但失效原因又有不同，此逆止閥失效的原因為閥芯處常溫時存在積水，泵預冷時產生結冰的現象，致使停泵時閥芯無法正常下落并關嚴。至于水的來源問題，起初認為是在停泵后復熱過程中吸入冷空氣至止回閥處形成積水，當時恢復后試泵運行正常未發生反轉。此后再次開停時注意及時關閉排液閥但仍發生了反轉，最后檢查拆開進水浴式汽化器的進液法蘭，發現管道內有極少量的水分。后查明原因為水浴式汽化器內的不銹鋼盤管與進液總管連接焊縫在運行過程中長時間的振動引起焊縫處裂紋，停泵后水浴式汽化器內的極少量的水沿焊縫裂紋滲入到液氧管道中，向較低的止回閥管道處流動積聚在止回閥的閥芯周圍，在下次開泵預冷時便在止回閥閥桿及密封面處產生結霜結冰而關閉不嚴造成反轉。有時操作人員習慣遠程停泵而未派人到現場停泵，易導致不能及時發現反轉問題，這也是在操作過程中要注意的一點。

收到修改稿日期：2015－07－13

Analysis and Treatment of Reverse Rotation of Liquid Oxygen Pump for Storage Tank

LI Dongbin，GUO Yong
(The Energy Center of Lianyuan Iron and steel Co., Ltd., Loudi, Hunan 417009, China)

【Abstract】Reverse rotation of the liquid oxygen pump in the liquid storage tank at Lianyuan Steel happened at pump stopping. Causes of the reverse rotation fault are analyzed and treatment and preventive measures for the problem are also presented.

【Keywords】liquid oxygen pump; reverse rotation; check valve; electric motor

作者簡介：李東彬（1981－），男，2004年畢業于遼寧科技大學熱能與動力工程專業，助理工程師，現從事制氧專業技術工作。

收稿日期：2015－03－27

【中圖分類號】TQ051.5

【文獻標識碼】B

【文章編號】1006-6764(2015)10-0032-02