尿素高壓氨泵故障處理及操作優化策略研究

李星

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江 鶴崗 154100）

1 高壓氨泵結構特點與工藝流程

該高壓氨泵采用3X8 3/4-10 級HSB 型10 級中速離心泵，其主要參數如表1。該泵結構有泵體、密封系統、電機、齒輪箱、儀表控制聯鎖系統及潤滑油系統等主要組成部位。泵體作為高壓氨泵的主體部位，其結構分為外缸、內缸、軸承、泵蓋及其他轉動部件。外缸內缸結構整體呈現雙蝸殼設計，外缸設計為筒體式，內缸設計為水平剖分式，外缸承受的是爆發壓力，內缸蝸殼承受的是壓縮應力。泵體的10 級葉輪其順序前五級依次按一至五排列，后五級則是按十至六順序排列，前后五級葉輪進口方向相反，即以背對背方式布置，使得1 級進口處于驅動端，6 級進口處于非驅動端，為減少葉輪運動產生的軸向力做最大限度的設計。而且非驅動端的平衡套對平衡推力大小有很大作用，使得較容易進行軸端密封。

表1 高壓氨泵主要參數

高壓氨泵的工藝流程為將來自合成氨設備的氨液升壓至指定壓力后送至高壓氨泵進口，之后再高壓氨泵再次升壓至指定壓力。在此過程中，氨液需要在氨泵入口前端主管線上經過氨過濾器及調節閥，分管線上的進口安全閥、截止閥以及進口流量計，在泵的出口后端主管線上經過調節閥，分管線上經過高壓閘閥和翻板式止逆閥，之后再經過高壓閘閥和彈簧頂板式止逆閥回流至成氨界區。而控制人員需要時刻關注系統情況，調節主線上的調節閥和泵出口副線上的調節閥以達到控制適量的氨液進入高壓系統的目的。

2 高壓氨泵檢修情況與處理措施

因氨泵雙側機封泄漏嚴重，本次檢修的目的是對雙側機封進行更換（機封國產化）并對徑向軸承、止推盤、止推軸承及其配合間隙進行檢查。檢修作業需要關注事項具體有聯軸器頂絲、找正對中、止推盤鎖母（重點項）、機封軸套及軸間的方鍵（重點項）、機封與軸平行度（重點項）、軸竄的測量、機封軸套鍵槽、徑向軸承方向（重點項）、工具擺放。前期技術準備工作是本次檢修的重點，專用工具、工機具、量具準備齊全，把檢修數據研究透徹，數據測量要精準，配合間隙要嚴格保證在圖紙要求范圍內。機封取出及安裝過程中，要嚴格保證機封與軸的平行度，防止抱死無法動作，機封取出后要仔細打磨清洗，保證各個配合面的清潔度，防止發生回裝阻塞現象。其需要檢修的點具體可見表2。

表2 多級離心式高壓氨泵P06102A/B 檢修檢查用數據表

對于檢修情況良好的有止推盤兩側工作面無肉眼可見劃痕等缺陷，著色探傷無明顯缺陷；主、副推瓦塊無明顯缺陷，厚度偏差均為0.03mm 以下，不作調整，清洗后可以繼續使用。檢修情況需要進行修復或者更換的如下。

（1）對動靜環、軸套與軸間進行拆解檢查后，發現三者間附著大量紅色固體銹垢，驅動側機封拆卸時軸套與軸間結垢造成機封卡塞、銹垢堆積，導致軸表面拉傷（非密封與裝配位置），初步判斷機封沖洗水水質差導致長時間運行結垢是縮短機封壽命的主要原因，軸套與軸間的結垢堆積是導致本次轉子拉傷的原因，針對該原因可對結垢進行清理并在之后的工藝中更換機封沖洗水水質。具體見圖1。

圖1 機封靜環座、軸套與轉子結構情況

（2）檢查轉子驅動側徑向軸承裝配位置時發現有磨損痕跡，可以利用金相砂紙沾油將高點處理掉，見圖2。

圖2 轉子驅動側徑向軸承裝配位置

（3）驅動側徑向軸承存在較明顯的磨損痕跡，考慮到設備運行過程中振值及溫度均處于較好水平，本次對上瓦磨損處高點利用鋸條及金相砂紙進行打磨處理，見圖3。

圖3 驅動側徑向軸承

（4）需要更換的部件，有動靜環備件包（4 套動環、4 套靜環及其配套密封圈），集裝機封座及軸套不做更換，經過清洗后繼續使用，屬于機封國產化。機封密封圈均存在變形、腐蝕等情況，本次決定對所有密封O 形圈進行更換。更換原因有損傷、老化、改造、消耗品和達到使用壽命，見圖4。

圖4 更換部件

（5）需要改造的部件，回裝驅動側機封前，在軸套內側退刀槽位置（機封鎖片配合處里側）增加一個四氟調整墊，墊片厚度為退刀槽寬度，外徑與退刀槽外徑一致，內徑為軸配合處軸頸尺寸加0.1mm（68mm+0.1mm）。此項改造的目的是讓調整墊片在機封拆裝時，軸套在轉子變徑處的推拉過程中起到支撐與過渡的作用，讓機封與軸始終保證一個較高的平行度，方便拆裝，見圖5。

圖5 驅動側機封

檢修完成后，需要進行試車運行，進行機封靜壓試漏，機械密封及油管路無泄漏，并于當晚進行油洗。啟動試泵后，振值、溫度及聲音均處于良好水平，機封無泄漏、滲漏等情況。

3 高壓氨泵操作優化策略

高壓氨泵產生故障導致其周期運行變短，為減少故障在操作時應盡可能保持氨泵的正常運行，為使高壓氨泵長周期運行所采取的措施如下。

（1）提高氨泵在線倒泵操作，針對在線倒泵制定優化操作方案并且多次實踐完善確保安全，對于在線倒泵操作，需要現場操作人員與主控人員共同配合啟動P06102B 后對其副線調節閥進行調節，使P06102A/B 兩泵出口壓力相近，現場操作人員對于P06102B 泵主線出口的第二切斷閥進行緩慢打開操作直至全開，而主控人員則需要時刻觀察高壓系統中進入的氨量變化并進行微調使其保持在一定范圍內，在此期間，需要保持P06102B副線調節閥不變。之后主控人員需要進行的操作是確認P06102B 泵主線出口第二切斷閥處于全開狀態后，對P06102B 副線調節閥和P06102A 副線調節閥進行緩慢交替多次關小的操作，同時穩定高壓氨泵主線調節閥的流量和P06102A/B 兩泵的電流，在P06102B 泵主線出口第二切斷閥完全關閉后，則需要立即通知現場操作人員快速關閉P06102A 出口主線第二切斷閥，并保持高壓氨泵主線調節閥的流量和P06102A/B 兩泵的電流處于正常波動范圍內。

（2）優化高壓氨泵密封水系統的操作與控制，為使系統穩定運行，需要在密封水箱處增加在線監測液位系統，設有報警提示裝置以提醒操作人員及時調整密封水箱液位。同時，為密封水潔凈度還可以更換密封水，由蒸汽冷凝液供應改為脫鹽水供應，使水質純凈度提高無固體雜質，對于密封水過濾器要重點關注及時切換清洗，密封水箱需要保持連續排放置換，對于密封水箱的補水閥不必全開，保持部分開度即可。對于高壓氨泵密封水的壓力、溫度、流量都要控制在規定范圍內，在此范圍內，可以使用密封回水流量增加，機封水溫度減低的手段加強機封間的換熱以改善機封運行。因此，崗位人員的操作技能需要多加培訓保持熟練，避免操作失誤導致高壓氨泵出現故障。

（3）高壓氨泵檢修或置換時的操作改進，高壓氨泵在整個尿素生產工藝中對于維持尿素生產正常運行至關重要，需要保證檢修結果的正確與完整，在檢修和置換氨泵時應該避免氨冷凝現象，置換氨泵時控制好氨泵壓力，必要時對管線泵體進行充氮，置換管道時，必須保證其壓力在0.3 ～0.4MPa，排放氣體中無氨味時將壓力降至差壓狀態進行置換；檢修完成后，需要進行引氨操作，此時通過充氮先升壓至指定壓力，再引氨并且在引氨期間控制壓力處于指定壓力以上。同時，對此需要保證備用氨泵及機封、密封水、潤滑油等其余備件質量合格，可以隨時投入使用，技術人員需要定期檢查備用設備，盡量避免機封泄露問題，同時與其他技術人員進行交流，互相學習經驗技術，增強自身能力。