PTA裝置BG502高速泵運行問題分析與改進

袁 婧

(西南石油大學電氣信息學院，成都 610500)

PTA裝置BG502高速泵運行問題分析與改進

袁 婧

(西南石油大學電氣信息學院，成都 610500)

中國石化洛陽石化PTA裝置加氫反應單元的進料泵多次出現抱軸故障，通過技術分析改造，在現場增加了高速泵軸承溫度檢測裝置，并在DCS上增加溫度顯示記錄、報警和手動緊急停機功能，從而實現了高速泵軸承溫度檢測、報警和緊急停機保護功能。

離心泵 抱軸故障 軸承溫度檢測 遠程停機 高速泵電流限制

離心泵廣泛應用于電力、冶金、煤炭及建材等行業，用于輸送含有固體顆粒的漿體。為了使離心泵在工業生產過程中發揮更優異的性能，劉江涌和余偉邦介紹了輸液用離心泵及其選用原則和步驟[1]，朱輝則闡述了LJB型離心泵殼體腐蝕原因及防護[2]，楊軍虎等基于Bezier曲線確定離心泵葉片流線及包角的方法[3]，而潘淑平等則對XGH6-100型離心泵葉輪進行了改造[4]，曾勇對離心泵軸承箱排油孔進行了改造[5]。

中國石化洛陽石化PTA裝置自2003年擴能改造后，其加氫精制單元的4臺加氫反應進料泵曾多次出現抱軸停機故障，對整個裝置的穩定運行帶來了很大的影響。為了保證PTA裝置的安全連續運行，需加強對高速離心泵運行狀態的監測，以便在發生抱軸故障之前發出預警，進而由操作人員采取有效措施保護設備，避免發生嚴重的機械事故。

中國石化洛陽石化PTA裝置由氧化單元、精制單元和公用工程系統3部分構成。在精制單元，將粗對苯二甲酸溶解于水，由進料泵BG502向加氫反應器輸送漿料，其主要雜質4-CBA通過加氫還原和結晶析出后離心分離；漿料固體經過再打漿和過濾，最終干燥；母液由母固回收系統進行冷卻過濾；最后將固體漿料與母液重新打漿再循環到氧化反應段，并回收母液中部分有機物以降低生產成本[6]。

裝置正常生產時反應器進料泵開啟3臺留一臺備用，生產負荷提高時4臺全開。若正常運行時出現一臺進料泵故障停機，將會造成產率波動或下降，嚴重時可能導致進料切斷。BG502A/B/C/D泵轉速高達16 800r/min，屬于高速泵，發生機械故障多為抱軸或軸承磨損，嚴重時則會導致電機損壞。BG502高速進料泵在加氫裝置中的工藝位置如圖1所示。

圖1 BG502高速進料泵在加氫裝置中的工藝位置

2 BG502運行問題分析

PTA裝置精制單元共有高速泵4臺(BG502A/B/C/D)，高速泵運行情況對精制單元的正常生產十分重要。近年來高速泵多次因機械抱軸故障而停機檢修，不但嚴重影響裝置的平穩運行，導致產率波動，且其機械維修和配件購買費用較高。經過多次現場維修和記錄檢查，總結得出導致抱軸且軸承溫升過高的原因是軸承磨損、負荷過大、軸承變形及潤滑不良等。由于高速泵的機械部件磨損和變形導致抱軸停機不僅維修耗時且耽誤正常生產，對整個加氫反應單元甚至整套PTA裝置產率的影響不能小覷。所以必須對設備進行定期檢修，通過及時更換配件，及早發現問題并及時排除機械故障，從而減少因機械故障導致的抱軸停機次數。表1為筆者總結的高速泵BG502典型故障的記錄與分析。

表1 加氫進料泵故障記錄與分析

綜合分析得出，當重載高速轉動設備開停過頻、負荷調整頻繁或超負荷運行時，很可能會導致轉動設備機械勞損、軸承變形或磨損，進而導致運行狀況惡化，引起軸承溫度、潤滑油溫度異常快速升高，短時間內發生抱軸損壞。此外，潤滑油質量差，潤滑不良也會導致潤滑效果降低使得軸承磨損加劇、電機電流增大，最終導致高速泵抱軸故障[7]。

3 改進措施

針對機械運行勞損、軸承變形及潤滑不良等誘因，在每臺高速泵的潤滑油管道出口處增加一臺一體化溫度變送器進行溫度檢測，信號引進室內并在DCS上進行監測記錄，結合裝置正常生產時的工藝參數，在DCS內設置這4臺高速泵的溫度高限、高高限報警，增設遠程手動緊急停機功能。現場一體化溫度變送器將溫度信號傳至DCS，在DCS上對4臺高速泵的軸承溫度實現監測與報警，在軸承溫度出現高高報警時，操作人員手動緊急停泵。BG502A改造后的停機聯鎖回路接線如圖2所示。

圖2 BG502A改造后停機聯鎖回路接線示意圖

針對超負荷誘因的防范，需在DCS上通過組態組成進料流量調節與高速泵電流限制的選擇保護控制方案，實現在高速泵限制負荷下的正常流量調節，一旦負荷增加到電機電流限制值時，控制回路切換到電流限制保護控制，直到恢復到限制電流以下才切換到正常進料流量調節，從而避免超負荷導致的機械故障。高速泵驅動電流限制保護與進料流量調節選擇控制回路如圖3所示。

圖3 高速泵負荷低選控制回路

生產過程中，要求操作人員嚴格操作規程，將生產負荷控制在正常范圍內，嚴禁頻繁啟停操作，減少頻繁調整負荷，避免流量調節范圍過大，進而防止高速泵進料超出最大流量限制。加強現場巡檢，定期對潤滑油抽取送檢，并且定期更換潤滑油，以避免潤滑不良導致軸承磨損。

技改措施實施后，BG502高速泵的抱軸機械損傷現象大為減少，PTA裝置實現了平穩運行與生產優化的同時也節省了高額的維修成本。

4 結束語

高速泵是PTA裝置的重載高速轉動設備，各類誘因導致機械損壞或抱軸事故，不但加大了維修強度與維修成本，又危及到生產設備的安全。面對故障狀況，需要認真統計與分析生產、設備及維護等多方面的信息記錄，進而有針對性地進行改造與加強管理，從根本上消除故障并解決問題。由于生產裝置自動化水平的提高，為實現精準檢測、高限報警、超限聯鎖、保護控制及緊急制動等安全措施，提供了可能與便利。而且只有通過精細與優化生產管理，進一步完善工藝流程，消除高速泵荷載與生產負荷需求的制約矛盾，才能保證高速泵的長期穩定運行。

[1] 劉江涌,余偉邦.輸液用離心泵及其選用原則和步驟[J].化工機械,2012,39(4):533～535.

[2] 朱輝.LJB型離心泵殼體腐蝕原因及防護[J].化工機械,2011,38(4):495～496.

[3] 楊軍虎,孫慶沖,張建華,等.基于Bezier曲線確定離心泵葉片流線及包角的方法[J].化工機械,2011,38(5):568～571.

[4] 潘淑平,王振,孟祥胤.XGH6-100型離心泵葉輪的改造[J].化工機械,2011,38(2):245～246.

[5] 曾勇.離心泵軸承箱排油孔改造[J].化工機械,2011,38(5):620～623.

[6] 陸德民.石油化工自控控制設計手冊[M].北京:化學工業出版社,2000:195～197.

[7] 范曉琦.高壓溶解器進料泵電機頻繁抱軸的原因和改進[J].聚酯工業,2008,21(1):42～44.

TH311

B

1000-3932(2016)02-0200-03

2015-11-13(修改稿)