熱水循環泵損壞原因分析及改進措施

馬文禮，劉俊生，余 強，于永恒，樊安寧

（1.中石油克拉瑪依石化有限責任公司，新疆克拉瑪依 834003；2.神華新疆化工有限公司，新疆烏魯木齊 831400）

0 引言

LDPE（Low Density PolyEthylene，低密度聚乙烯）裝置是引進德國巴塞爾（Basell）公司Lupotech TS 高壓管式法工藝技術，該技術以乙烯為原料，丙醛或丙烯作為調整劑，以過氧化物為引發劑，采用單點進料4 段反應聚合方式，在250～310 MPa 高壓狀態下生產低密度聚乙烯均聚產品[1]。本裝置主要由壓縮單元、聚合單元、擠壓風送單元及公用工程輔助設施構成，設計年操作時間為7600 h，平均產量為35.5 t/h，共引進牌號18個，包括高透明膜、收縮膜、冷凍膜、農膜、電纜料、注塑料、涂覆料、發泡料等。

1 熱水泵簡介

1.1 低壓熱水系統（HWL）

低壓熱水罐V1801 設有熱水循環泵P1801A 和P1801B，用于熱水循環（溫度為160～180 ℃）。主要用于反應器R1301 R1到R3 的最后一區，反應器R1301R4 和軟產品冷卻器E1401。在循環過程中，聚合物/工藝氣的熱量被移除，熱水返回到低壓熱水罐V1801 進行閃蒸，產生蒸汽。低壓熱水罐V1801 的壓力控制器控制熱水系統的溫度為產生蒸汽的飽和溫度，通過釋放額外的蒸汽到內部低壓蒸汽總管來實現[2]。

2 典型故障案例

2018 年2 月26 日22:54，聚乙烯一班控制室操作人員發現DCS 畫面高循可燃氣體報警AI_11100 報警，班組人員立即去現場進行確認。班長通過視頻監控發現高循冒蒸汽，立即趕往現場共同確認，發現高循A 側冷媒DN40 旁通管線出現泄漏現象。控制室操作人發現，P1810B 泵因液位低聯鎖停車并手動觸發SP3A（裝置停止聚合反應，一次機、二次機循環），向調度及中心值班領導匯報。因為冷媒系統停車，二次機中冷器E1210A 和E1210B 無冷卻介質，導致其出口溫度TI12043A/B/C（2oo3）聯鎖觸發EP1 全線停車。高循冷媒泄漏點隔離結束，全員返回熱水廠房接循環水、工業水給P1801B、P1802A 機封自沖洗管線及換熱器沖洗降溫，同時采取臨時措施欲將機封冷卻換熱器的換熱介質由冷媒切換成循環水。低壓熱水泵P1801B 因軸承非驅動端振動VI_18112 聯鎖（H：6.2 mm/s；HH：10 mm/s）停車。為保護中壓熱水泵P1802A，現場立即手動停止其運行。冷媒系統V1810 補水至液位75%，啟動P1810A 恢復各機泵沖洗，并要求動設備檢查所有運行機泵機封工況。在確認P1801B 盤車及各輔助系統（潤滑油、冷媒等）正常后啟動P1801B 示，現場進行檢查監測，泵運行均正常。但在運行10 min 后聽診檢查有異常，現場立即停止P1801B 運行，拆檢后發現機泵軸承損壞。

3 原因分析

3.1 管理因素

（1）高循A 側冷媒跨線因凍凝導致破裂，造成冷媒罐V1810 液位迅速下降，導致冷媒系統緊急停車，P1801B 自沖洗無法撤熱，軸承非驅動端振動VI_18112 高高聯鎖停機后，裝置未對振動原因進行充分分析和檢查，啟泵運行，導致泵軸與口環卡死，泵軸無法正常拆卸，只能破壞性拆卸泵軸，導致泵軸損壞。

（2）備用泵P1801A 進出口只設置1 道蝶閥（進口管徑800 mm，出口管徑600 mm），且蝶閥密封不嚴（泵入口壓力為1.0 MPa、出口壓力為2.7 MPa），不能實現泵體的隔離排空。導致每次低壓熱水泵檢修時需停運此系統，并將此系統水倒空、降壓、降溫。同時，新疆地區冬季氣溫低（最低約-30 ℃），低壓熱水系統管道未設計有伴熱、反應器夾套未設計低點排凈，存在凍裂風險。因此，前期未將備用泵P1801A 的管道進行復位，導致P1801B 帶病運行造成事故擴大。

（3）冷媒系統停車后，未及時果斷對P1801B 采取停泵處理，而是采取臨時降溫措施勉強維持機泵運行。

（4）聚乙烯裝置工藝技術規程、崗位操作卡缺少P1801B 冷媒中斷的具體應對措施，崗位操作人員沒有明確的操作依據。

3.2 設備本身結構因素

（1）P1801B 葉輪口環與殼體口環間隙、軸套與密封口環間隙只有0.4 mm，熱膨脹后口環間隙將變的更小，在啟停泵過程中泵軸振動位移高于口環間隙，極易導致泵軸口環、軸套卡死[3]。

（2）P1801B 泵體口環、葉輪口環、軸套及配合的密封口環的材料均為316L，硬度較低且配合口環沒有硬度差，口環間隙、軸套與密封環間隙內有微小顆粒物進入后容易卡澀，導致泵無法轉動[4]。

4 改進措施

4.1 管理方面

（1）修訂完善《聚乙烯裝置崗位操作法》和《聚乙烯裝置工藝技術規程》，將低壓熱水泵P1801A 和P1801B、中壓熱水泵P1802A 和P1802B 的生產運行保護操作寫入相關操作法或規程。

（2）在現有流程的基礎上，烯烴生產中心增加了應急循環水與冷媒切換流程，一旦冷媒系統出現問題即可快速切換至循環水，保證熱水廠房各機泵正常運行。

（3）加強員工的教育培訓，提高崗位操作人員工藝操作及應急處置過程中設備保護意識，保障設備長周期運行。

（4）各中心組織排查工藝技術規程、崗位操作法存在的漏洞，并及時補充完善，確保各項工藝操作都有明確的依據。

4.2 設備本體方面

（1）將原來的316L 不銹鋼口環材料升級為3Cr13 不銹鋼，增強口環強度。

（2）將口環間隙由0.4 mm 放大至1.5 mm，單側間隙調整為0.75 mm。

（3）深溝球軸承的允許偏斜角相對于角接觸球軸承大得多，在稍有偏斜的情況下，承載的滾珠數量較多，發熱量就較小[5]。因此，將該泵的軸承可更換為6312C3 型深溝球軸承，該軸承能完全承受泵轉子的殘余軸向力，增大抗偏斜能力。

5 結束語

通過對泵P1801 故障損壞典型案例進行詳細分析，找出該泵頻繁發生故障的根本原因，并制定相應的改進措施，從設備的結構以及管理等諸多方面做了改進，徹底解決了該泵頻繁損壞的難題，不僅節約了設備的維修成本，而且有效延長了機泵的運行時間，對防止裝置生產波動及事故擴大，保證裝置安全平穩運行具有積極作用。自實施改進措施以來，該泵運行一年內未發生設備故障，因此本次改造非常成功，效果明顯，可以為國內相關設備人員處理類似問題提供借鑒和參考。