分子篩輸送泵上量不穩故障分析及改進

朱輝（蘭州石化公司，甘肅　蘭州　730060）

分子篩輸送泵上量不穩故障分析及改進

朱輝（蘭州石化公司，甘肅蘭州730060）

針對三套分子篩生產裝置二交分子篩輸送泵13/7、8頻繁發生上量不穩，造成后系統產品質量產量波動的故障，通過對工況，輸送泵及其出入口管線，閥門等阻力分析計算，找出了故障發生的原因，并提出了相應的改進措施，實現設備平穩運行，保證裝置的連續生產。

漿液輸送泵；上量不穩；氣蝕；管阻

1　設備概況

三套分子篩漿液輸送泵13/7、8所在流程是將分子篩二交交換罐的分子篩漿液輸送至二交濾機進行交換洗滌。自裝置2009年10月擴能改造投產以來，此泵所在使用過程中，頻繁發生上量不穩情況以及機封泄漏故障，最嚴重時平均使用周期約為5.6天。崗位操作人員頻繁切換及處理，最高為8次/班，平均3-4次/班。上量不穩會造成濾機濾餅厚度不均，影響交換洗滌效果，造成收率降低等后果，對分子篩產量及質量造成影響。

該泵基本工況為：漿液溫度為60～90℃，固含量為180～250g/L。最大流量：6m3/h.

設備型號為：LJB65-40-50，揚程38m，轉速：2950rpm，電機功率：11KW。

2　原因分析

2.1故障分析

在過濾器使用初期，漿液中固相無大顆渣子。由以上計算可知，泵不會發生汽蝕。在流量為6m3/h，液位2m時，泵出口實際實際揚程為40m，而泵出口水頭損失hwout=39.45m，泵揚程僅高于泵出口線水頭損失1%；考慮到泵殼體、口環、葉輪等的磨損，出口閥門未全開，罐內液位逐漸下降等情況下，揚程會小于泵出口水頭損失。此段時間，泵的主要故障應為上量不穩。

但在實際工況下，由于漿液中會存在一定渣子，罐內虹吸口及過濾器會因為渣子逐漸積累而使泵入口水頭損失增大。在過濾器使用中期，泵入口處壓力會進一步降低。原泵的進料方式為側向吸入，葉輪為閉式，機械密封內裝。當泵內負壓過低時，機械密封動環彈簧背壓會降低，導致密封面預緊力下降。由于介質為固相顆粒的漿液，顆粒容易進入密封面，導致空氣進入殼體，引發上量不穩、抽空導致機械密封燒。

在過濾器使用后期，過濾器及罐內虹吸管積渣過多時，泵入口壓力Pa會下降，導致NPSHa＜NPSHr，從而產生汽蝕。造成實際使用中的泵上量不穩、機械密封失效、振動異響、葉輪殼體磨損等情況發生。

2.2改進措施及效果

2.2.1出入口管程及工況改進

為了減緩或消除泵的故障，從以下幾個方面做了改進：

（1）將泵入口由虹吸管改為直接從罐底排空閥進入，目的是消除虹吸管口水頭損失，縮短入口管程。

（2）利用交換罐互相切換間隙，對罐底渣子清理，并及時清理過濾器，過濾器篩板網眼孔徑由原來的Φ6擴大至Φ8，延緩過濾器中渣子對篩板的堵塞，延長過濾器使用周期，減小水頭損失，但這樣會導致結焦堵塞泵出口角閥。

（3）葉輪前端增加誘導輪。

（4）將流量計由原來DN25改為DN50，減少由角閥至濾機的彎頭數量，減小出口管頭損失。

（5）將交換后漿液溫度降至≤80℃后，進行輸送；

（6）采用變頻器控制。

降低轉速能有效降低泵汽蝕余量。

效果：汽蝕及上量不穩現象減少，但不能消除。交換罐液位高于1.5m時，流量較為平穩。但交換罐液位較低時，流量仍然不穩。

2.2.2利用裝置閑置泵更換其中一臺輸送泵

對比效果:

（1）流量在Q=6m3/h時，原有泵出口壓力為0.4MPa時，臨時泵出口壓力為0.6MPa；

（2）同樣工況下，原有泵在介質溫度≥80℃時，有氣蝕現象發生，抽空時伴有機械密封失效情況發生；臨時泵基本沒有氣蝕現象發生，只有在抽空情況下，伴有出口壓力低，上量不穩情況發生；

（3）維修情況：

臨時泵軸承箱軸承失效原因為此泵軸承箱軸承潤滑為脂潤滑，在轉速為2950rpm的情況下，必須頻繁加注，維護要求較高。

機械密封失效原因是，動靜環距離葉輪過遠，自沖洗情況差，機械密封容易發生干磨，O型圈容易碳化。

效果：臨時泵上量穩定性好，但維修時間較長，且一般為大修，機封容易發生干摩，O型圈碳化頻繁。

改進：對機械密封改裝冷卻水套，并利用變頻控制，能明顯改善葉輪的使用周期，最長使用周期為60天。

2.3設備更新

2.4.1選型要求

根據輸送泵使用情況，并比較臨時泵和原有泵使用情況，作出以下要求：

（1）更新泵汽蝕余量（NPSHr）≤2.2m；

（2）軸承箱為潤滑油浸潤式潤滑；

（3）新泵必須有對機械密封的冷卻沖洗裝置；

（4）平滑的性能曲線（H-Q）

2.4.2設備更新后使用情況新設備在2012年7月更新后，設備的上量不穩、機封泄漏故障大幅下降，平均運行周期達110天左右。

3　結語

泵揚程不足是導致分子篩輸送泵上量不穩的主要原因。因此泵改進后，泵的故障率大幅下降。

由于更新泵額定揚程較泵出口壓力降有一定富余量，且通過閘閥角閥等調節流量相當于增加了出口壓力降，浪費了能量。因此，根據流體力學相似理論，降低離心泵轉速，可調整泵出口壓力及流量。降低設備轉速之后，即可降低設備輸出功率，又能使葉輪、機械密封、軸承等在相對低速情況下運轉，延長設備使用壽命，減小振動，使設備運行更加平穩。

同時，對于泵的入口，目前過濾器為T型過濾器，其弊端為料渣過濾后，會沉積到篩板上，堵塞篩板，造成管阻。因此，可設想降過濾器改為籃式過濾器，減小料渣對篩板的堵塞。

［1］付東康吳紹祖何霄嘉倪晉仁.FCC催化劑生產中分子篩漿液的分散性能.石油化工.，2006，36（2），151-155.

［2］徐寶東.化工管路設計手冊.北京.化學工業出版社，2011.1，4，27-24.

［3］姜培正.過程流體機械.北京.化學工業出版社，2001.1，155.