深冷液氧泵的工藝啟動調試

竺洪亮，鄔曉濤，楊亮英，薛加科，杜 悅，朱 騰

（重慶川儀自動化檢修服務有限公司，重慶 401121）

深冷液氧泵的工藝啟動調試

竺洪亮，鄔曉濤，楊亮英，薛加科，杜 悅，朱 騰

（重慶川儀自動化檢修服務有限公司，重慶 401121）

從深度冷凍工藝角度出發，闡述了常規大型深度冷凍裝置中最為重要的液氧泵工藝操作性啟動調試，并針對性提出了啟動調試過程中的獨到見解。

深度冷凍;液氧泵;啟動調試

隨著化工科技的發展，因深度冷凍裝置能科學分餾出純凈的氧、氮和氬等必須的工業氣體從而滿足不同的工藝需求，相應的化工生產對它的要求和裝機容量也越來越高。特別是液氧分餾性產品“各種工況成品氧”被人們稱為化學工業的基本血液，工業界將深冷裝置的容量又以X萬Nm3O2·h-1度量，而液氧泵又是整個深冷過程中的關鍵性動力核心。幾乎所有的工程技術人員一致認為深冷液氧泵“工藝簡單操作難”，要科學投運液氧泵最重要的是做好基礎性調試工作，而檢修性調試比工藝操作性調試更為重要。下邊就從工藝操作角度出發，以目前常用的大型46000Nm3O2·h－1深冷裝置啟動調試為例，供大家參考交流。

1 高壓液氧泵的單體啟動調試

1．1 啟動前準備

檢查高壓液氧泵的電氣、儀表和DCS是否正常;檢查密封氣壓力不低于0．48MPa，調節電機吹掃氣的流量為 150～200L·min－1， 使密封氣進口氣壓比參比氣壓高10～20kPa;調節氧泵密封氣流量大于3Nm·h－1，軸承加熱器投入自動，軸承溫度高于0℃;確認氧泵進出口閥全部關閉，打開液氧泵加溫氣進口閥、進口管吹除閥、泵后預冷排液閥、出口排液閥，排氣口露點達到－62℃，加溫合格，關閉相應管線進出口閥。

1．2 預冷液氧泵

當主冷液位升至2000mm時，開始液氧泵的預冷;緩慢打開液氧泵入口閥3～5圈、回流閥30%～50%，稍開吹除閥3～5圈，見液后關閉，稍開泵體回氣閥（氧氣／液氧）、3～5圈;打開液氧泵入口閥3～5圈、回流閥開至30%～50%，全開泵后排液閥，吹除閥開3～5圈，見液后關閉。泵體回氣閥開3～5圈;液氧泵進行預冷，保持主冷液位不得下降，當排液閥有少量液體排出后即可關小，全開液氧泵入口閥及回流閥，預冷時間在2～3h之間，氧泵回氣溫度必須降至－155℃以下;泵開始預冷時，調節密封氣進口壓力使它比參比氣壓力高10～20kPa;預冷合格后準備開車前手動盤車一次，轉動應自如，恢復電機護罩;盤車時嚴禁觸摸DCS啟動按鈕及現場緊停按鈕。

1．3 啟動液氧泵

啟動條件滿足后，DCS分別啟動液氧泵，液氧泵出口壓力穩定后，監測泵的振動情況，密封氣溫度以及軸承溫度等參數是否正常。當液氧泵預冷完畢時，全開進口閥;DCS開啟動按鈕啟動液氧泵，緩慢打開出口閥，然后緩慢關回流閥，氧泵開始緩慢升壓;通過變頻器增加的負荷;注意液氧泵的電流、軸承溫度、密封氣壓力、密封氣漏氣溫度等一切應正常;增壓機的負荷應與液氧泵的負荷同步進行調節，逐步加載至滿負荷;液氧泵出口壓力通過變頻器控制。

1．4 切換液氧泵

檢查備用液氧泵處于最低轉速惰轉;當運行液氧泵出現故障，電機停轉時，另一臺液氧泵聯鎖啟動，10s備用液氧泵出口壓力達到主泵停止前的轉速;當運行液氧泵出現故障，壓力下降時，手動停止電機，另一臺液氧泵聯鎖啟動，10s備用液氧泵出口壓力達到主泵停止前的轉速。檢查停運液氧泵，故障排處后再次啟動液氧泵低速惰轉。

1．5 液氧泵停車

正常停車時，逐漸降低液氧泵負荷至最低轉速，DCS上點停泵停機。長期停車關閉泵進出口閥，排凈液氧泵管線和泵體液體，加溫吹除合格;短期停車時，保持泵體處于預冷結束階段，隨時準備啟動;此時需保證密封氣繼續供應。液氧泵跳車條件基本為:空冷增壓機停車、液氧泵電機軸承溫度高于70℃、氧氣出換熱器溫度低于－15℃、冷箱基礎溫度低于－60℃、主冷箱液位低于30%、冷箱停車連鎖觸發、電源失電、軸溫低于－25℃、氧泵出入口差壓大于1MPa。跳車邏輯一般調試為當某一聯鎖動作，DCS將自動完成以下程控性保護:電機斷電，液氧泵停止運轉，回流閥打開，液氧泵進出口閥關閉，放空閥打開。當液氧泵因自身原因跳車后，另一臺液氧泵自動運行。

1．6 安全技術及注意事項

當冷凝蒸發器液面達到最小規定值時，可有步驟地減少透平膨脹機的產冷量或向貯槽輸送液體產品，如果空氣壓縮機的產量已經達到最大值，而下塔的壓力仍有下降趨勢時，應提前減少透平膨脹機的產冷量或向貯槽排放液體產品。

2 并聯運行式液氧泵的啟動調試

2．1 啟動液氧泵

液氧泵并聯運行啟動條件滿足后，以前述1．1的方式通過DCS分別啟動液氧泵，控制液氧泵出口壓力穩定。

2．2 氧氣流量的建立

2．2．1 高壓氧管道未充壓工況時的流量建立

氧泵處于惰轉狀態，且泵出口壓力穩定;氧氣放空閥開60%，緩慢打開出口閥1~2圈，然后緩慢關小氧氣放空閥，以高壓氧管道壓力與氧泵出口壓力壓差相差不大于0．1MPa（G）為正常。緩慢預冷氧泵出口至高壓板式換熱器氧通道，穩定下降到－170℃后，緩慢逐漸全開氧泵出口閥，控制高壓板式換熱器端面溫差小于6℃。

2．2．2 高壓氧管道在充壓工況下的流量建立

2臺氧泵均處于惰轉狀態，且泵出口壓力穩定;關閉氧氣放空閥緩慢打開高壓空氣與高壓氧氣之間的連通閥，以高壓氧管道壓力比氧泵出口壓力壓差高 0．1MPa（G）為正常，充完后關閉;緩慢全開1臺氧泵出口閥，此時應配合調整V421開度，控制高壓板式換熱器溫差小于6℃。緩慢全開另一臺氧泵出口閥，使此液氧泵處于備用狀態。

2．2．3 高壓氧泵升壓，高壓氧氣建立流量

氧管道壓力穩定后，逐漸通過變頻器增加負荷，同時緩慢關回流閥控制泵出口壓力，注意液氧泵的電流、軸承溫度、密封氣壓力、密封氣漏氣溫度等一切應正常;逐漸打開氧氣放空閥，提高氧氣流量，增壓機的負荷應與液氧泵的負荷同步進行調節，逐步加載至滿負荷;調節液氧泵變頻器提高泵的轉速，緩慢增大泵出口壓力，調整氧管道壓力到額定壓力和流量穩定后將投自動。打開氧氣送出旁通閥，對氧管道緩慢進行升壓，待氧氣送出閥前后壓差小于0．5MPa（G）時，緩慢打開該閥。

2．2．4 兩套空分并氧操作及退出操作

一套空分穩定運行供應氧氣，另一套空分并入氧氣的操作。并入氧氣的空分裝置液氧泵在惰轉狀態時通過DCS緩慢開啟氧氣送出閥至全開狀態，然后調整氧泵變頻和回流閥開度，通過放空建立穩定的流量，壓力稍低于另一套空分裝置提供氧氣的壓力，然后根據后續需要氧氣量的增加，逐漸調整放空閥的開度，維持穩定的流量和與另一套空分裝置基本一致的壓力;根據后續減少氧氣量的數值，逐漸通過放空閥維持先前穩定運行時的供氧氣，當另一套空分完全滿足供氣要求后，空分裝置液氧泵可根據要求進行減變頻操作，降低供應氧氣壓力直至氧氣供氣完全退出管網;并氧與退出操作時兩套空分裝置必須緊密配合協調一致來完成操作。

2．3 正常運行過程中精餾工況的調整

按要求，將分析記錄儀表投入;按各分析點數據，對精餾工況進行調整;在調整時，產品取出量維持在設計值的80%左右;當工況穩定后，可加大產品取出量到規定值，將污氮氣純度維持在規定指標上;氧氣產品的產量、純度、壓力均達到指標時逐漸把氧氣從放空管路切換到產品輸出管路上;注意主冷液氧液面應保持穩定，不能下降，必要時，可增加透平膨脹機的產冷量。

2．4 積液調整階段安全注意事項

當預冷液氧泵時，液氧一定要向安全的區域排放，以免發生危險;液氧泵出口閥門絕對不允許在反向高壓力差的情況下開啟，否則容易導致閥門損壞;預冷閥千萬不可以在壓力大于1．0MPa（G）下操作;在液化階段，膨脹機的出口溫度盡可能保持較低，但不低于－172℃。

2．5 并聯制液氧泵的停車調試

2．5．1 氧分餾停車

根據工藝要求，準備停止向系統供產品氣，把儀表空氣系統切換到備用儀表空氣管線上;停止向系統供產品高壓氧氣;液氧泵緩慢減量減負荷，直至降低到最低轉速，停液氧泵，同時根據高壓氧氣壓力和流量的降低，及時降低高壓空氣壓力和流量，緩慢關閉高壓氧氣送出閥。膨脹機逐漸減負荷，回流閥緩慢全開，噴嘴關至膨脹機轉速降到約10000r，停膨脹機;增壓機各段出口回流閥緩慢打開，增壓機緩慢降負荷，空壓機緩慢降負荷，但空壓機出口壓力保證不要低于0．45MPa。集控人員與現場人員配合，切換分子篩再生氣流路，用閥后的空氣再生;緩慢關小閥門，開大液空進上塔閥，將下塔液空逐漸打入上塔，當下塔液空液面降為零時，關閉出口閥。如果下塔重新出現液體時，繼續上述操作，直至下塔液位為零;緩慢關小空氣進下塔空氣閥;逐漸關閉空氣進下塔空氣閥;當上塔壓力全部卸完后，排空閥必須關閉;打開主冷排液閥、液氧泵排液閥進行排液;排液完畢后靜置2h，然后開始加溫。膨脹機的加溫可在停膨脹機后開始;緩慢打開空氣進下塔空氣閥，對分餾塔進行全面吹除的同時對分餾塔進行全面加溫;分餾系統加溫至常溫后加溫結束，關閉冷箱上所有閥門，分餾塔內部維持微正壓狀態;控制室人員與現場巡檢人員聯系，緩慢關閉增壓機進口閥，現場打開增壓機臨時補氣閥;分子篩程序暫停;停預冷系統。在空冷塔出口壓力比較高時[≥0．42MPa（G）]，可先手動關閉水冷塔進水閥，當水冷塔液位下降至300mm時停低溫水泵（冬季環境溫度低時，打開水冷塔進水管道的倒淋排干凈水，防止進水管道凍結）。同時，手動調節空冷塔液位調節閥，利用空冷塔內的壓力排出空冷塔底部的水，當空冷塔內壓力≤0．42MPa（G）時，停常溫水泵（常溫水泵停運后，打開常溫水進水管道最低點倒淋防止凍結）;關閉分子篩所有閥門;停汽輪機，停止原料空氣壓縮機、空氣增壓機。

2．5．2 液氧泵停車

正常停車時，通過變頻器逐漸降低液氧泵負荷至最低轉速，同時回流閥緩慢全開，DCS上點擊“停液氧泵”。同時高壓空氣的壓力和流量配合調節;長期停車時，關閉泵進出口閥，排凈液氧泵管線和泵體液體后，靜置30min，然后緩慢微開加溫氣閥，緩慢加溫，直至加溫吹除合格;如遇短期停車且有密封氣供應的情況下，可保持泵體處于預冷結束階段，隨時準備啟動。

2．5．3 液氧泵臨時停車

一臺液氧泵故障停車后，另一臺冷備中的液氧泵會在10s內啟動，維持先前的運行狀況，此時需注意調整高壓空氣的壓力與流量，使高壓板式換熱器正常工作;如果2臺氧泵都不需要運行，則需要重新調整高板的換熱工況，同時調整機組高壓空氣壓力和流量。

3 注意事項

低溫液體不允許在容器內低液面蒸發，低溫液體在主冷存放時，主冷碳氫化合物按正常頻次分析，在線分析不能停，如果主冷里面碳氫化合物分析超標或當主冷內剩下正常液位的20%時，必須全部排放干凈。在室外氣溫低于零度時，停車后需把容器和管道中的水排盡，以免凍結;空分裝置經過長期運轉，在分餾塔系統的低溫容器和管道可能產生冰、干冰或機械粉末的沉積，阻力逐步增大。因此，在每次停車后或者運轉2年后，必須對分餾塔進行加溫解凍以去除這些沉積物。

4 結語

在將上述啟動調試技術推廣應用于眾多深冷高低壓液氧泵的開車過程中，驗證了該技術的科學、合理性，而且啟動調試中的變通性極強，適宜各種工況和運行方式下的工藝性啟動調試，值得進一步推廣和應用。

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Process Start Debugging of Cryogenic Liquid Oxygen Pump

ZHUHo ng-liang，WUXiao-tao，YANGLiang-ying， XUEJia-ke，DUYue， ZHUTeng
（Chongqing Sichuan Instrument Automation Engineering Overhaul Service Co．，Ltd．，Chongqing401121， China）

T H 3

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1671-9905（2011）09-0070-04

竺洪亮（1974-），男，本科，工程師，浙江嵊州人，主要從事自動化檢修與管理相關工作，重慶川儀自動化檢修服務有限公司，手機:13309122588，Email:xlf8899000＠126．com

2011-05-24