熱水循環(huán)泵損壞原因分析及改進(jìn)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(zé)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(jìn)德國巴塞爾（Basell）公司Lupotech TS 高壓管式法工藝技術(shù)，該技術(shù)以乙烯為原料，丙醛或丙烯作為調(diào)整劑，以過氧化物為引發(fā)劑，采用單點進(jìn)料4 段反應(yīng)聚合方式，在250～310 MPa 高壓狀態(tài)下生產(chǎn)低密度聚乙烯均聚產(chǎn)品[1]。本裝置主要由壓縮單元、聚合單元、擠壓風(fēng)送單元及公用工程輔助設(shè)施構(gòu)成，設(shè)計年操作時間為7600 h，平均產(chǎn)量為35.5 t/h，共引進(jìn)牌號18個，包括高透明膜、收縮膜、冷凍膜、農(nóng)膜、電纜料、注塑料、涂覆料、發(fā)泡料等。

1 熱水泵簡介

1.1 低壓熱水系統(tǒng)（HWL）

低壓熱水罐V1801 設(shè)有熱水循環(huán)泵P1801A 和P1801B，用于熱水循環(huán)（溫度為160～180 ℃）。主要用于反應(yīng)器R1301 R1到R3 的最后一區(qū)，反應(yīng)器R1301R4 和軟產(chǎn)品冷卻器E1401。在循環(huán)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(jìn)行閃蒸，產(chǎn)生蒸汽。低壓熱水罐V1801 的壓力控制器控制熱水系統(tǒng)的溫度為產(chǎn)生蒸汽的飽和溫度，通過釋放額外的蒸汽到內(nèi)部低壓蒸汽總管來實現(xiàn)[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(fā)現(xiàn)DCS 畫面高循可燃?xì)怏w報警AI_11100 報警，班組人員立即去現(xiàn)場進(jìn)行確認(rèn)。班長通過視頻監(jiān)控發(fā)現(xiàn)高循冒蒸汽，立即趕往現(xiàn)場共同確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)高循A 側(cè)冷媒DN40 旁通管線出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。控制室操作人發(fā)現(xiàn)，P1810B 泵因液位低聯(lián)鎖停車并手動觸發(fā)SP3A（裝置停止聚合反應(yīng)，一次機、二次機循環(huán)），向調(diào)度及中心值班領(lǐng)導(dǎo)匯報。因為冷媒系統(tǒng)停車，二次機中冷器E1210A 和E1210B 無冷卻介質(zhì)，導(dǎo)致其出口溫度TI12043A/B/C（2oo3）聯(lián)鎖觸發(fā)EP1 全線停車。高循冷媒泄漏點隔離結(jié)束，全員返回?zé)崴畯S房接循環(huán)水、工業(yè)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(zhì)由冷媒切換成循環(huán)水。低壓熱水泵P1801B 因軸承非驅(qū)動端振動VI_18112 聯(lián)鎖（H：6.2 mm/s；HH：10 mm/s）停車。為保護(hù)中壓熱水泵P1802A，現(xiàn)場立即手動停止其運行。冷媒系統(tǒng)V1810 補水至液位75%，啟動P1810A 恢復(fù)各機泵沖洗，并要求動設(shè)備檢查所有運行機泵機封工況。在確認(rèn)P1801B 盤車及各輔助系統(tǒng)（潤滑油、冷媒等）正常后啟動P1801B 示，現(xiàn)場進(jìn)行檢查監(jiān)測，泵運行均正常。但在運行10 min 后聽診檢查有異常，現(xiàn)場立即停止P1801B 運行，拆檢后發(fā)現(xiàn)機泵軸承損壞。

3 原因分析

3.1 管理因素

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

（2）備用泵P1801A 進(jìn)出口只設(shè)置1 道蝶閥（進(jìn)口管徑800 mm，出口管徑600 mm），且蝶閥密封不嚴(yán)（泵入口壓力為1.0 MPa、出口壓力為2.7 MPa），不能實現(xiàn)泵體的隔離排空。導(dǎo)致每次低壓熱水泵檢修時需停運此系統(tǒng)，并將此系統(tǒng)水倒空、降壓、降溫。同時，新疆地區(qū)冬季氣溫低（最低約-30 ℃），低壓熱水系統(tǒng)管道未設(shè)計有伴熱、反應(yīng)器夾套未設(shè)計低點排凈，存在凍裂風(fēng)險。因此，前期未將備用泵P1801A 的管道進(jìn)行復(fù)位，導(dǎo)致P1801B 帶病運行造成事故擴大。

（3）冷媒系統(tǒng)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(shù)規(guī)程、崗位操作卡缺少P1801B 冷媒中斷的具體應(yīng)對措施，崗位操作人員沒有明確的操作依據(jù)。

3.2 設(shè)備本身結(jié)構(gòu)因素

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

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

4 改進(jìn)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(shù)規(guī)程》，將低壓熱水泵P1801A 和P1801B、中壓熱水泵P1802A 和P1802B 的生產(chǎn)運行保護(hù)操作寫入相關(guān)操作法或規(guī)程。

（2）在現(xiàn)有流程的基礎(chǔ)上，烯烴生產(chǎn)中心增加了應(yīng)急循環(huán)水與冷媒切換流程，一旦冷媒系統(tǒng)出現(xiàn)問題即可快速切換至循環(huán)水，保證熱水廠房各機泵正常運行。

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

（4）各中心組織排查工藝技術(shù)規(guī)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(jù)。

4.2 設(shè)備本體方面

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

（2）將口環(huán)間隙由0.4 mm 放大至1.5 mm，單側(cè)間隙調(diào)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(shù)量較多，發(fā)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(zhuǎn)子的殘余軸向力，增大抗偏斜能力。

5 結(jié)束語

通過對泵P1801 故障損壞典型案例進(jìn)行詳細(xì)分析，找出該泵頻繁發(fā)生故障的根本原因，并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施，從設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及管理等諸多方面做了改進(jìn)，徹底解決了該泵頻繁損壞的難題，不僅節(jié)約了設(shè)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(chǎn)波動及事故擴大，保證裝置安全平穩(wěn)運行具有積極作用。自實施改進(jìn)措施以來，該泵運行一年內(nèi)未發(fā)生設(shè)備故障，因此本次改造非常成功，效果明顯，可以為國內(nèi)相關(guān)設(shè)備人員處理類似問題提供借鑒和參考。