GE氣化高壓料漿泵常見故障及處理

洪明倪， 洪明宋 李 杰

(1.中國石油天然氣股份有限公司廣東石化分公司，廣東 揭陽 522000；2.深圳智慧園區信息技術有限公司，廣東 深圳 518000；3.江西威信工業有限公司，江西 贛州 314000)

引 言

我公司石油焦/煤制氫工藝以石油焦/煤為原料，高壓氧氣為氣化劑，在操作壓力約6.5 MPa(G)、溫度約1 380 ℃下，通過氣流床氣化(GE氣化)工藝制得壓力約6.3 MPa(G)、溫度約240 ℃的粗合成氣，粗合成氣經過凈化工段處理后，可得到純度為99.90%的氫氣，為全廠其他裝置提供氫氣。

高壓料漿泵是氣化裝置的核心設備，該泵主要作用是提供氣化反應用的料漿，以產生合成氣(CO+H2)。如若該設備運行異常，所需的料漿流量隨之出現波動或者料漿泵打量不足，嚴重時則直接觸發氣化爐安全聯鎖停車，進而影響整體氣化裝置穩定運行。

1 高壓料漿泵

1.1 工作原理

我公司所采用的高壓料漿泵是由菲魯瓦公司制造的雙軟管-隔膜活塞泵[1]，泵的結構包括泵體、曲軸箱、減速機、電機、進口和出口壓力緩沖罐、高位油箱、油泵以及配管和單向閥。具體結構和實物見圖1和第165頁圖2。

高壓料漿泵的工作可分為兩個階段。

第一階段，高壓料漿泵通過電機驅動，在減速機的作用下，當泵體轉速降至曲軸箱的傳動速度時，曲軸箱則由旋轉運動轉換為往復運動，進而將速度降低到活塞所需的沖程次數。

第二階段，由于曲軸箱在液壓缸內的往復運動，活塞可驅動一定量的液壓油，進而帶動隔膜移動，隨即驅動驅動液通過泵軟管。即當活塞向前運動擠壓泵軟管時，在泵軟管內需處理的液體則經過出口止回閥有序排出。

在第二階段中，柱塞的周期運動里，當柱塞向前運動時，泵液壓腔中的第一軟管隔膜受到擠壓，輸送的流體則通過輸出閥排出，從而進入輸出管線。隨著流體的排出，流體壓力、流量隨之變化，吸入閥則同時被關閉。當柱塞向后運動時，泵軟管得以恢復為原始的圓柱形形狀，泵頭形成真空促使吸入閥打開，流體從吸入閥被吸入第一軟管。此時柱塞的往復運動開始新的運動周期。

圖1 高壓料漿泵結構圖(mm)

1.2 技術參數

高壓料漿泵的主要技術參數詳情見第165頁表1。

2 常見故障及處理

2.1 高壓料漿泵不打量

高壓料漿泵[2]需要確保流體流量的穩定，進而保證氣化爐的正常運行。在正常的生產過程中，高壓料漿泵進出口單向閥閥卡(見圖3)是導致其不正常打量的一個重要原因，而導致閥卡的原因主要有：閥芯損傷，閥芯與套之間進入較大顆粒或雜物，造成閥芯不回位；閥桿斷裂或是彈簧斷裂；單向閥定位爪斷裂，造成閥芯回位時偏移，密封不嚴；閥芯密封圈破損，密封不嚴。單向閥發生閥卡時，可借助木棒等工具對單向閥內閥卡位置敲擊，如仍不能消除閥卡，則只能停車對進出口單向閥進行拆檢。

其他的導致高壓料漿泵不正常打量的原因及處理方法見表2。

圖2 高壓料漿泵實物圖

表1 高壓料漿泵主要技術參數

圖3 單向閥閥卡

表2 高壓料漿泵打量不正常原因及處理方法

2.2 補排油閥故障

高壓料漿泵正常運行時，液壓室會往復經歷補油-排油兩個階段；液壓室實現排油后，隔膜室處于超壓狀態，隔膜室接觸的控制盤則聯動機械控制，促使排氣補油閥的閥球升起，使得排氣補油閥打開，使原本回流至油箱的液壓油能重新回到液壓室，實現補油(見圖4)。

而當潤滑油內摻有雜物或者其他污染物時，在補排油過程中極易造成閥球無法回座、芯密封圈破損、密封不嚴等情況，此時只能進行停車處理。

圖4 高壓料漿泵補油閥

2.3 軟管隔膜破損

這種泵結構上的另一個顯著特點是介質僅與軟管隔膜[3]的內側和閥相接觸，而不是像典型的隔膜活塞泵那樣，介質同泵腔和泵蓋也都分別會有接觸。FELUWA泵在實際中避免了腐蝕和侵蝕。當無泄露操作開始出現故障時，特殊的安全裝置會有報警信號發出。如果是單層軟管破裂(見圖5)，該泵仍能像傳統隔膜活塞泵那樣進行繼續操作，直至整個系統做好有計劃的停車準備。

隔膜軟管的材質是丁腈橡膠，所以軟管是高壓料漿泵主要的易損件之一，隔膜破裂的主要原因有：一方面，煤漿中攜帶堅硬的銳片雜物將隔膜割破。未處理徹底的原煤中攜帶的鐵絲等硬物，經磨煤機磨棒擠壓后形成薄而尖的銳片，常會對出口緩沖罐隔膜造成損壞。另一方面，隔膜兩側壓差不平衡造成的隔膜破損。一種是由于隔膜長期驅動/輸送液體兩側產生的壓差使隔膜逐漸損壞；一種由于活塞桿密封泄露使氣體的吸入不足或補償系統補償異常，如不足或過量產生壓差失衡；還可能是第一次加油過量或過少，導致隔膜兩側的壓力平衡，最終造成隔膜破壞。軟管隔膜破損原因及處理方法詳情見表2。

2.4 出口緩沖罐壓力低

表2 高壓料漿泵軟管故障報警原因及處理方法

圖5 雙軟管隔膜破損

出口緩沖罐工作時主要是緩解出口高壓與低壓波峰，工作時會一直處于吸收與釋放壓力的過程；出口緩沖罐預充壓后一直處于承壓狀態，因此在運行中會出現緩沖罐壓力泄漏損失壓力低的現象。出口緩沖罐壓力低的常見原因及處理方法見表3。

表3 高壓料漿泵出口壓力波動大原因及處理方法

2.5 出口無壓力或者壓力波動

造成高壓煤漿泵在運行中無壓力或者壓力波動的主要原因：無煤漿進入；入口閥未全開或堵塞；液壓油未完全注滿；空氣入口管泄露；隔膜間存在空氣；進料單向閥泄漏，閥芯、閥座磨損或斷裂；補油閥補油不足；泵殼和管道泄漏；軸塞密封漏油等。此時，需要根據對應的可能發生的情況進行一一排查，針對性地去解決。

2.6 主電機、減速機超溫

高壓料漿泵在正常運行過程中主電機油溫高的原因及處理方法見表4。

表4 主電機潤滑油油溫過高原因及處理方法

減速機內齒輪長期運行會產生一定量的機械磨蝕[4]，當這種磨蝕產生的雜質在潤滑油內積攢到一定量時會使潤滑油的降溫潤滑效果降低，從而造成減速機超溫(見圖6)。故在正常生產過程中要注意做好設備保養，定時更換潤滑劑，保證設備處于良好的運行狀態。

圖6 減速機內部結構

2.7 曲軸故障

曲軸運行中出現斷裂(見第167頁圖7)，主要原因是應力最集中的彎頭部位在鑄造過程中存在缺陷。曲軸運行中出現超溫，主要原因是潤滑油油質差、油流小起不到潤滑降溫的效果。如果是曲軸出現故障，此時只能進行更換處理。

圖7 曲軸結構

3 結語

為保證高壓料漿泵穩定運行，首先在日常生產過程中要加強日常的維修檢修或者保養工作，做到設備管理到位，以降低設備故障問題發生概率；其次在工藝操作上應嚴格按照料漿工藝指標操作，做到操作規范，保證系統料漿的穩定；再者是每臺設備都應有對應的運行臺賬，從計劃檢修到預知性維修轉變；最后，需加強設備的日常巡檢工作，做到防微杜漸。

只有對高壓料漿泵暴露出來的問題進行針對性地逐個解決，加深工作人員對設備運行管理的認知，才能保障高壓料漿泵的穩態運行，盡可能減少因設備故障被迫停車情形的發生。