循環(huán)水泵節(jié)能提效技術(shù)應用

張勇王云　（.中國石油華北天然氣銷售公司；.大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

循環(huán)水泵節(jié)能提效技術(shù)應用

張勇1王云2（1.中國石油華北天然氣銷售公司；2.大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

針對輕烴回收裝置循環(huán)水泵過流部件腐蝕日趨嚴重，運行效率降低的問題，研究確定了鈷包碳化鎢熱噴涂修復及防腐技術(shù)方案，并在6臺循環(huán)水泵上進行了現(xiàn)場實施。應用1年后，水泵噴涂部件無腐蝕，節(jié)電率達到3.2%，年節(jié)電10.4×104kWh。解決了過流部件腐蝕問題，提高了泵效，為循環(huán)水泵高效平穩(wěn)運行提供了技術(shù)保障。

循環(huán)水泵；熱噴涂技術(shù)；節(jié)能；提效；防腐

1　循環(huán)水泵運行現(xiàn)狀

天然氣分公司輕烴回收裝置循環(huán)水泵近幾年在運行過程中，過流部件腐蝕日趨嚴重，多處存在氣蝕坑，泵運行效率降低，維修周期縮短，維修費用及電耗增加。如北Ⅰ-1動力站在2005年更換的3臺循環(huán)水泵，2007年、2008年1#泵3#泵葉輪腐蝕并進行更換；2011年2#泵葉輪、泵殼腐蝕，更換葉輪并修補泵殼；2012年已腐蝕報廢1臺。北Ⅰ-2深冷站的3臺水泵投產(chǎn)于2010年底，3臺泵在2012年均進行葉輪更換。針對水泵運行中存在的過流部件腐蝕問題，需提高部件的耐腐蝕性，實現(xiàn)泵件磨損和腐蝕相對減少，保證密封效果、部件間隙、光潔度等要求，確保水泵始終高效正常的運行，達到設備減耗增效的目標。

2　節(jié)能提效技術(shù)方案

為提高循環(huán)水泵效率，關(guān)鍵需降低泵體腐蝕，提高部件光潔度及減少間隙。經(jīng)調(diào)研確定了在過流部件——葉輪實施熱噴涂技術(shù)。熱噴涂技術(shù)目前在航空、機械制造、石油化工、電力設備維修、造紙業(yè)等領域中得到了廣泛的應用，并取得了良好的經(jīng)濟效益。噴涂時采用的是超音速火焰噴鍍噴槍。火焰噴涂技術(shù)作為1種新的表面防護和表面強化工藝，在近20年里得到了迅速發(fā)展，已成為金屬表面工程領域中1個十分活躍的分支。火焰噴涂是利用可燃性氣體如乙炔、丙烷與氧氣燃燒的火焰作為熱源，將噴涂材料加熱到熔化或接近熔化狀態(tài)；輔助性氣體如氮氣或壓縮空氣將其噴射到基體表面形成涂層[1]。熱噴涂使用的材料是鈷包碳化鎢，此材料的主要性能是耐高磨、耐高溫、抗汽蝕、耐腐蝕，結(jié)合強度60 MPa，洛氏硬度（HRC）70，涂層厚度小于或等于0.35 mm。通過涂層的薄厚可以良好地調(diào)整葉輪和百葉的間隙，調(diào)整好間隙就可以有效提高泵效。

3　現(xiàn)場實施

確定現(xiàn)場技術(shù)方案，拆卸水泵易腐蝕的過流部件葉輪，待葉輪應用熱噴涂技術(shù)后再進行現(xiàn)場組裝及運行。水泵部件熱噴涂技術(shù)共分為清洗、加溫、噴砂、噴涂及部件封閉5道工序。

1）清洗。用化學藥劑等清洗噴涂部件表面油漬，也可根據(jù)油漬的種類用低溫烘烤的辦法去掉油污、油漬。

2）加溫。為了降低噴涂時零部件發(fā)熱產(chǎn)生的內(nèi)應力，噴砂之前零部件要加溫。被加溫的零部件的溫度要略高于環(huán)境溫度，以減少零部件發(fā)熱產(chǎn)生的內(nèi)應力。

3）噴砂。噴砂是熱噴涂的重要工序，直接影響著熱噴涂的結(jié)合強度和質(zhì)量。對砂子的質(zhì)量要求也非常嚴格。使用棕剛玉1級，粗糙度3 μm。噴涂氣壓為0.5～0.6 MPa，噴涂氣壓要均勻，氣壓大或氣壓小都不能夠保障噴砂質(zhì)量。

4）噴涂。噴涂是水泵熱噴涂的關(guān)鍵工序，噴涂時采用的是超音速火焰噴鍍噴槍。噴涂材料為鈷包碳化鎢，此材料既具有陶瓷材料的硬度，又具有金屬材料的韌性，這樣既能保證涂層與基體的結(jié)合強度，又能最大發(fā)揮涂層的功能。噴涂時用電子溫控儀嚴格監(jiān)測泵部件表面溫度，當表面溫度達到200℃時，需降溫至45～55℃時再進行噴涂，否則將引起部件表面涂層顏色發(fā)生變化，嚴重時發(fā)生涂層炸裂。

5）封閉。封閉的目的是為了封閉部件表面0.9%的孔隙率，封閉工序應在泵件熱噴涂后24 h內(nèi)處理。采用環(huán)氧樹脂作為封孔劑進行二次處理，極大地提高了涂層的表面光潔度，達到了設備運行要求的參數(shù)。

4　應用及考核

選擇過流部件腐蝕較為嚴重的6臺循環(huán)水泵應用熱噴涂技術(shù)。對噴涂水泵的運行狀況、參數(shù)、能源消耗和部件腐蝕情況等指標進行考核。

4.1腐蝕情況對比

應用熱噴涂技術(shù)前水泵葉輪腐蝕較為嚴重（圖1），水泵熱噴涂后投入運行，解體檢查葉輪運行良好，無腐蝕（圖2）。

圖1　熱噴涂前葉輪　

圖2　熱噴涂葉輪運行1年后

4.2技術(shù)應用前后電流數(shù)據(jù)對比

在裝置處理量、循環(huán)水來回水溫度及泵排量一致的條件下，對6臺水泵應用熱噴涂技術(shù)前后的電流數(shù)據(jù)進行對比。熱噴涂前6臺水泵的電流平均值為124.7 A（表1），熱噴涂后6臺水泵的電流平均值為120.7 A（表2），通過計算得出循環(huán)水泵應用熱噴涂技術(shù)后節(jié)電率3.2%。

表1　1#～3#循環(huán)水泵應用技術(shù)前后電流數(shù)據(jù)

表2　4#～6#循環(huán)水泵應用技術(shù)前后電流數(shù)據(jù)

5　結(jié)論

6臺循環(huán)水泵熱噴涂后節(jié)電率達到了3.2%，每年節(jié)約電量10.4×104kWh，年節(jié)約能耗成本及更換成本6萬元，年經(jīng)濟效益13.28萬元。應用熱噴涂技術(shù)后解決了過流部件腐蝕問題，提高了泵效，減少電耗，節(jié)約了大量檢修、維修設備的人力物力，為循環(huán)水泵高效平穩(wěn)運行提供了技術(shù)保障。

[1]郭洪波，宮聲凱，徐惠彬.先進航空發(fā)動機熱障涂層技術(shù)研究進展[J].中國材料進展學報，2009，28（9-10）：33-36.

（編輯王艷）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.012

張勇，工程師，2006年畢業(yè)于英國利茲城市大學（國際商務專業(yè)），現(xiàn)為中國石油華北天然氣銷售公司高級主管，E-mail：zhy2009@petrochina.com.cn，地址：北京市朝陽區(qū)慧忠里甲118號，100101。

2016-03-07