隔膜加藥泵不打壓故障分析處理

楊 林

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

某新建大型化肥生產(chǎn)裝置，其產(chǎn)生動(dòng)力蒸汽的鍋爐水質(zhì)主要通過磷酸鹽加藥泵進(jìn)行控制，共四臺(tái)泵，位號(hào)為P8004A/B/C/D，分別向開工鍋爐、轉(zhuǎn)化汽包、合成汽包輸送磷酸三鈉，正常生產(chǎn)中三開一備。在裝置試生產(chǎn)運(yùn)行過程中，P8004A/B/D三臺(tái)加藥泵均發(fā)生不同故障，具體表現(xiàn)在泵不打壓，不能正常運(yùn)行。對鍋爐水質(zhì)的控制產(chǎn)生了影響，造成水質(zhì)超標(biāo)，嚴(yán)重影響裝置試生產(chǎn)運(yùn)行。

1 隔膜加藥泵結(jié)構(gòu)及參數(shù)

隔膜加藥泵主要由曲軸箱組件、沖程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、泵頭、補(bǔ)油室、輔助系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)示意圖（見圖1）。電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器帶動(dòng)蝸桿并通過蝸輪減速，使N型曲軸和偏心輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由偏心輪帶動(dòng)柱塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。沖程長度則通過N型軸的上下移動(dòng)來改變偏心輪的偏心度，從而在0%～100%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)流量。泵頭部分柱塞周期性的往復(fù)移動(dòng)，使位移室體積發(fā)生改變，通過液壓油的傳遞使隔膜產(chǎn)生與柱塞往復(fù)移動(dòng)相對應(yīng)的彈性變形。當(dāng)向里變形時(shí)，泵腔內(nèi)形成真空，排出閥關(guān)閉，吸入閥打開，吸入液體；當(dāng)向外變形時(shí)，吸入閥關(guān)閉，排出閥打開，排出液體。在泵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中形成連續(xù)、有壓力、定量的液體排放。

該化肥裝置磷酸鹽加藥泵型號(hào)為：MBH071-8MPFMDM4SEST11C522，介質(zhì)為：1%～5%磷酸鹽，介質(zhì)密度為：1 010 kg/m3～1 050 kg/m3，流量為：0.4 L/h～20 L/h，出口壓力為：15.5 MPa（G）。

圖1 隔膜加藥泵結(jié)構(gòu)示意圖

2 主要故障及原因分析[1]

經(jīng)過對三臺(tái)故障泵的拆檢發(fā)現(xiàn)，其故障問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 隔膜穿孔

在檢修P8004A時(shí)，現(xiàn)場打開油箱發(fā)現(xiàn)液壓油有乳化現(xiàn)場，初步判斷為隔膜破裂進(jìn)水所致。拆開泵頭發(fā)現(xiàn)隔膜有擊穿現(xiàn)象（見圖2），其擊穿孔洞的分布狀態(tài)正好與液壓油的噴射口一一對應(yīng)，判斷其擊穿原因?yàn)橐簤河陀蛪哼^高并長時(shí)間運(yùn)行，隔膜在長期承受高壓狀態(tài)下被擊穿。而造成壓力油油壓過高的主要原因經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，其液壓油系統(tǒng)安全閥調(diào)節(jié)螺母調(diào)整過緊，造成液壓油工作壓力過高。

圖2 被擊穿損壞的隔膜

2.2 液壓油濾網(wǎng)堵塞

在檢修P8004B時(shí)，發(fā)現(xiàn)其液壓油系統(tǒng)管路過濾器較臟，存在堵塞現(xiàn)象。一旦過濾器發(fā)生堵塞，液壓油補(bǔ)油將無法及時(shí)到達(dá)泵頭液壓油端，推動(dòng)隔膜對輸送介質(zhì)做功。

2.3 液壓油自動(dòng)補(bǔ)油閥故障

在檢修P8004D時(shí)，發(fā)現(xiàn)其液壓油系統(tǒng)管路補(bǔ)油閥卡澀，無法及時(shí)打開，造成液壓油系統(tǒng)供油不足，液壓油無法通過隔膜對輸送介質(zhì)做功。

2.4 進(jìn)出口單向閥泄漏

在隔膜加藥泵拆檢過程中，還發(fā)現(xiàn)泵體進(jìn)出口管線單向閥存在泄漏情況。如進(jìn)口單向閥泄漏，則會(huì)造成介質(zhì)通過進(jìn)口單向閥倒流，加藥泵不能有效吸入液體，如出口單向閥泄漏，則會(huì)造成介質(zhì)通過出口單向閥倒流，加藥泵不能有效排出液體介質(zhì)。

2.5 出口管路設(shè)計(jì)不合理

經(jīng)現(xiàn)場檢查隔膜加藥泵出口管路，在靠近汽包處安裝單向閥。這樣使得從加藥泵出口至用戶汽包長達(dá)上百米的管線處于空液無壓狀態(tài)，致使在加藥泵啟動(dòng)后，泵出口壓力在較長時(shí)間內(nèi)起不來，容易誤導(dǎo)操作人員作出錯(cuò)誤判斷，從而進(jìn)行各種無效的調(diào)整操作。

2.6 操作不當(dāng)

在對操作人員的操作記錄和現(xiàn)場操作檢查中發(fā)現(xiàn)，操作人員在加藥泵初次起動(dòng)過程中，未打開泵頭輸送介質(zhì)端導(dǎo)淋進(jìn)行排氣操作，造成泵體輸送介質(zhì)端內(nèi)部有氣體存在，無法打壓。

3 處理措施[2]

針對拆檢泵體發(fā)現(xiàn)的不同故障，分別采取了相應(yīng)的處理措施。

3.1 調(diào)整液壓油系統(tǒng)安全閥起跳壓力，更換損壞隔膜

針對加藥泵液壓油油壓過高造成隔膜擊穿損壞故障，對壓力油系統(tǒng)安全閥進(jìn)行調(diào)整，通過調(diào)整安全閥上部調(diào)節(jié)螺母將起跳壓力調(diào)小。對擊穿損壞隔膜進(jìn)行了更換，因隔膜擊穿而導(dǎo)致進(jìn)水的液壓油箱和液壓油管路系統(tǒng)進(jìn)行了徹底置換清理，重新加入液壓油。

3.2 清理堵塞過濾器

將液壓油系統(tǒng)管路過濾器取出后，用氮?dú)夥创颠M(jìn)行清理干凈后回裝。并對班組日常加油過程中是否嚴(yán)格執(zhí)行三級(jí)過濾制度進(jìn)行監(jiān)督檢查，確保加油過程中不產(chǎn)生雜質(zhì)；檢查油箱蓋板和油氣帽是否密封嚴(yán)密，確保無雜質(zhì)進(jìn)入油箱。

3.3 更換液壓油系統(tǒng)補(bǔ)油閥

對檢查出有問題的液壓油系統(tǒng)補(bǔ)油閥進(jìn)行整體更換。

3.4 更換進(jìn)出口單向閥

對加藥泵進(jìn)出口管線存在泄漏的單向閥閥球和閥座進(jìn)行更換。

3.5 改進(jìn)操作規(guī)程

針對出口管路空液造成長時(shí)間無法建立有效壓力的情況，計(jì)算其充液需要時(shí)間。查閱加藥系統(tǒng)相關(guān)資料，隔膜加藥泵出口管線內(nèi)徑為15 mm，長度約為50 m，加藥泵在最大沖程狀態(tài)下流量為20 L/h，其管線內(nèi)部充滿介質(zhì)液體所需時(shí)間為：

式中：t-加藥泵出口管線充滿介質(zhì)液體所需時(shí)間，h；π-3.14；D-加藥泵出口管線內(nèi)徑，m；L-加藥泵出口管線長度，m；Q-加藥泵在最大沖程狀態(tài)下流量，L/h。

將查閱出的數(shù)據(jù)代入式（1）可計(jì)算得出t=0.44 h，約為26 min。根據(jù)計(jì)算所得加藥泵出口管路充液時(shí)間改進(jìn)操作規(guī)程，將初次啟泵后到出口建立有效壓力的時(shí)間調(diào)整為30 min；同時(shí)規(guī)定在初次啟泵時(shí)，必須打開泵體導(dǎo)淋進(jìn)行排氣操作。

4 總結(jié)

經(jīng)過采取以上措施后，磷酸鹽加藥泵在檢修后的運(yùn)行過程中，未再發(fā)生過同類型故障，保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。也說明做好隔膜加藥泵的日常維護(hù)保養(yǎng)工作，嚴(yán)格按照加藥泵操作規(guī)程進(jìn)行操作，同時(shí)按照隔膜加藥泵易損件更換周期對其定期更換，就能夠保證隔膜加藥泵的長周期運(yùn)行。

能源漸入可再生時(shí)代

9月2日由環(huán)球網(wǎng)、中國社會(huì)科學(xué)院研究生院國際能源安全研究中心、中誠信研究院主辦，的新地緣政治因素下的中國油氣供給安全暨《世界能源藍(lán)皮書：世界能源發(fā)展報(bào)告（2018）》發(fā)布會(huì)在京舉行。報(bào)告認(rèn)為，全球能源正在向高效、清潔、多元化加速轉(zhuǎn)型推進(jìn)，能源供需格局正進(jìn)入深刻調(diào)整的階段，世界各國對可再生能源的發(fā)展集中在太陽能、風(fēng)能及生物質(zhì)能方面，旨在加快能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程、提高能源安全及減少對化石能源的依賴。

報(bào)告的主編，中國社會(huì)科學(xué)院研究生院院長、國際能源安全研究中心主任黃曉勇教授認(rèn)為，世界各國向清潔能源及可再生能源積極轉(zhuǎn)型的信號(hào)主要體現(xiàn)在能源政策的積極轉(zhuǎn)型、發(fā)電成本的不斷下降、能源投資重心向綠色清潔化能源轉(zhuǎn)移、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化及人工智能在可再生能源領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用等。全球主要國家不約而同地加快了低碳化乃至“去碳化”能源體系的發(fā)展步伐。歐美發(fā)達(dá)國家先后提出了明確的能源轉(zhuǎn)型計(jì)劃、轉(zhuǎn)型目標(biāo)及推進(jìn)措施，這是新科技革命、氣候變化及綠色低碳背景下國際能源體系發(fā)生深刻變化的重要先導(dǎo)信號(hào)。IRENA（國際可再生能源署）數(shù)據(jù)顯示，未來兩年可再生能源發(fā)電成本將會(huì)與化石燃料發(fā)電幾近持平，這是世界能源發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代的重要信號(hào)。全球能源轉(zhuǎn)型提速使得可再生能源的長期前景更加確定、投資風(fēng)險(xiǎn)降低、投資規(guī)模連續(xù)7年超過2 000億美元。目前風(fēng)力和光伏發(fā)電是可再生能源投資的主要領(lǐng)域，投資區(qū)域重心也逐漸東移以中國、印度、巴西為代表的新興經(jīng)濟(jì)體對清潔能源的投資年均增長率近52.4%。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整也將起到一定的推動(dòng)作用。同時(shí)，新工業(yè)革命的爆發(fā)人工智能技術(shù)成為電網(wǎng)發(fā)展的必然選擇，也成為能源電力轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略支撐。可再生能源發(fā)展?jié)摿薮螅覈稍偕茉窗l(fā)展前景也十分樂觀，將成為未來的重要突破點(diǎn)。

（摘自中國石油報(bào)第7173期）