空分装置液氧泵工艺优化及改造措施
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空分装置液氧泵工艺优化及改造措施
一、装置概况
低温液氧泵是空分装置重要的单元设备，液氧泵的安全稳定运行，对空分工艺和设备工况影响较大。
乌鲁木齐石化公司*****m<sup>3</sup>/h新空分装置采用瑞士*****公司生产的十级离心式液氧泵，其叶轮直径为174mm，泵体、叶轮以及迷宫密封均选择铜合金材质。
离心式液氧泵工作原理与离心式水泵相同，利用离心力加压达到输送液体的目的。
采用变频电机控制，额定转速4700rpm，功率185KW。
新空分装置液氧泵正常运行过程中曾多次出现电机轴承温度、迷宫温度波动，电机振动值高的情况，其中电机轴承温度波动最为频繁，由于电机轴承温度带有联锁，严重影响到液氧泵安全稳定运行，从而影响后续装置的正常生产。
二、液氧泵的日常操作与维护
（一）工艺运行状况
液氧泵正常运行时出口压力一般控制在9200～9600KPa，其设计压力为9800KPa。
低温液氧易汽化，对泵的出口压力及流量有所影响，造成泵汽蚀。
汽蚀现象的产生，改变了液氧在叶轮内流通部分的有效面积和方向，破坏了叶轮内液体的稳定流动和正常的速度及压力的分布，致使其阻力增加。
导致泵的扬程骤然下降，功率增加，迫使泵中断工作，甚至对泵的叶轮造成严重损害。
为防止泵气蚀，对液氧泵设置了进出口压差联锁（联锁值8200KPa），同时在装置运行过程中逐渐摸索到氧气流量不能低于*****Nm<sup>3</sup>/h，否则泵极易产生汽蚀。
因此，在用户用氧量变化时，及时调整液氧泵负荷和氧放空量使压力和流量维持平衡，保证泵的安全稳定运行。
（二）迷宫温度
影响迷宫温度稳定的主要因素是迷宫密封气的压力、流量及密封气介质。
迷宫密封主要对液氧泵入口起到密封作用。
要注意和迷宫密封出口压力并满足一下几点要求：
1）多级压缩的液氧泵密封基本是通过梳齿迷宫密封的。
2）密封气主要是阻止液氧泵冷端的液体窜入常温端。
3）密封气的控制主要视液氧泵的進口压力，压力必须大于液氧泵进口的液氧压力，两者的压力应大于20～30KPa，因此液氧泵的密封气压力一般控制在0.4～0.6MPa。
气量不宜过大或过小，密封气与叶轮背轮泄漏的气体混合一起由排气管线排出，防止气氧进入罩壳内（罩壳内有油脂气，易产生爆炸），所以液氧泵的密封气流量一般控制在150Nm<sup>3</sup>/h以上。
密封气体品质非常重要，不论选择气态氮还是仪表空气，都必须满足下列标准：
最大含水量为10ppm。
无固体颗粒污染物。
无含烃污染物。
为了优化密封气工况，保证液氧泵稳定运行，设定4组气源供应密封气，分别来至仪表空气、低压氮管网的0.5MPa的氮气、氮压机一段0.7MPa的氮气以及新增的分子筛后工艺空气。
对于迷宫温度，在正常运行时预防措施是控制密封气压力在0.45～0.6MPa，密封气流量控制在150～200 Nm<sup>3</sup>/h，这样就能保证液氧泵的迷宫温度控制在-80～-50℃之间。
为防止泵在运行过程中迷宫密封不好时氧通过迷宫窜入到罩壳内与油气混合引发爆炸事故，特设定迷宫温度低联锁（联锁值-150℃）。
并且在出现液氧泵停车事故时立即把密封气切至仪表风，防止液氧泄漏至迷宫处，保证泵的安全。
（三）电机轴承温度
1.电机轴承加热器
电机轴承加热器主要作用是防止泵体内液氧的低温传至电机，在
低温下电机轴承易卡涩，会损坏电机与泵体处的密封和轴承，故工艺上设定当电机轴承温度低于5℃时电加热器开始工作，大于25℃时电加热器停止工作，保证电机轴承在安全的温度下正常运行。
2.电机轴承
液氧泵运行期间曾经多次出现电机轴承温度波动较高，检查电机冷却水管线正常，电机非负荷侧振动值达到4.5mm/s，负荷侧振动值在4.2mm/s以内，按照机泵设备运行时管理规定电机振动正常范围应该在4.5mm/s以内，非负荷侧振动偏高，但仍属于正常。
起初判断原因是冷却水不畅所致，电修人员也多次检查电机正常。
最终液氧泵因电机轴温大幅波动达到联锁值，造成联锁及后续工段停车事故。
事故过后，拆除液氧泵电机发现电机负荷侧轴承抱死。
通过对轴承及其轴承室的测量，发现轴承与轴承室间隙过小，判断电机轴承损坏是导致本次液氧泵跳车事故的直接原因。
电机轴承的故障一般与电机的运行时间、机泵的运行负荷、装配精度、定期保养情况有关。
一般情况下若要使机泵长周期运行，必须保证机泵运行在允许的负荷范围内，不能长期超过满负荷运行，且机泵运行一定周期必须进行检查检修加注润滑脂，电机在装配期间必须装配好轴承与端盖，保持合适的间隙，这样电机的轴承温度才会稳定，才能保障机泵的稳定长周期运行。
（四）其它因素
高压氧出高压板式换热器温度在正常生产过程中一般在20～26℃，氧气出板式的温度会直接影响到后续系统的运行，也直接影响到液氧泵的稳定运行。
若出高压板式换热器的温度偏低，产品氧流量增加，会增加液氧泵的负荷，造成电机负荷过重。
需要合理的优化调整，控制出高压板式氧气温度在工艺指标范围。
循环水系统的水质、温度、压力也会直接影响到液氧泵运行。
若水质差，钙离子含量高，电机冷却水盘管内壁容易结垢造成水流不畅;水温过高，带走电机轴承热量减少;水压过低，单位时间内通过轴承冷却器的水量减少，这些都容易造成电机轴承温度上涨。
因此需要密切
监控系统循环水的状态。
三、结束语
离心式液氧泵为空分装置的核心动设备，如何实现液氧泵的安、稳、长运行，对整套空分装置稳定高效运行至关重要。
通过对近几年来引起液氧泵运行异常的各种因素分析总结和优化处理，为后期的运行和维护积累了宝贵的经验。
