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          低溫離心液體泵的操作

          網上收集   2009-03-10 03:48  689閱讀

              一、低溫液體泵的應用

              低溫液體泵主要分離心泵和柱塞泵,離心泵流量大、壓力較低,柱塞泵流量小、壓力高。制氧廠應用較廣,主要用于:帶液氧吸附器或上下塔分開流程中的循環液氧泵;無氫制氬流程中的循環粗液氬泵(粗氬塔太高還需液空泵);內壓縮流程中的產品液氧、液氮、液氬泵(一般流量較低,用柱塞泵。);灌裝沖瓶泵(柱塞泵);槽車沖裝泵;調峰供氣泵等。

              二、“氣蝕”和“氣堵”

              離心式液體泵有時會發生排不出液體,出口壓力升不上去或發生很大的波動,泵內有液體沖擊聲,甚至泵體也發生振動,使液體泵無法繼續工作。這種現象稱為液體泵的“氣堵”,氣堵是由于泵內液體大量汽化而堵塞流道造成的。

              “氣蝕”不同于“氣堵”,“氣蝕”是一種對泵的損害過程。離心泵在運轉時,葉輪內部的壓力是不同的,進口處壓力較低,出口處壓力較高。而液體的氣化溫度是與壓力有關系的;壓力越低(或越高),所對應的氣化溫度也越低(或越高)。如果液體進到泵里的溫度高于進口壓力所對應的氣化溫度,則部分液體會產生氣化,形成氣泡。而當氣泡被液體帶到壓力較高的區域時,由于對應的氣化溫度相應提高,蒸氣又會重新冷凝成液體,氣泡迅速破裂。這時,由于氣、液的密度相差幾百倍,所以在氣泡凝結、體積突然縮小的瞬間,周圍的液體便以很高的速度沖向氣泡原來所占的空間,在液體內部發生猛烈的沖擊。這種現象如果發生在葉片的表面,則金屬材料因反復受到很高的沖擊應力而被侵蝕,所以叫做氣蝕。氣蝕過程發生時,出口壓力激烈波動,流動的連續性遭到破壞,泵的流量急劇下降。

              當然,氣蝕發生嚴重時,常常伴隨有氣堵現象。不過,不同于單純的氣堵現象之處在于:氣蝕要對泵造成嚴重損壞。

              三、如何避免離心式液體泵的氣蝕現象?

              液體泵產生氣蝕的外部原因盡管很多,例如除與泵本身的結構有關外,還與安裝、操作密切相關,但是根據產生氣蝕的根本原因是由于部分液體在泵內氣化,所以防止液體氣化是避免液體泵氣蝕的根本措施。

              為了防止液體氣化,一方面可以提高液體的壓力,以提高它的氣化溫度;另一方面應減少外部能量的傳入,以免液體溫度提高。

              為此應注意下列事項:

              首先要了解NPSH(凈正吸入壓頭)概念,要成功地設計一個高效的低溫液體泵系統,必須保證維持在泵的進口所需的NPSH,此值要求在泵的吸入發蘭處,在各種情況下均能可靠地達到,此值應高于流動介質的蒸汽壓力。NPSH是泵進口處的液體靜壓,與泵進口處液體開始沸騰(飽和)的壓力之差,NPSH的值是隨流體介質的不同、沸騰溫度的不同而變化的。對壓縮指定的液體,NPSH所需的值一般在液泵制造商的操作手冊中有陳述,在配管中必須使實際的NPSH大于或等于所需的NPSH,否則泵的最高出率會下降。為滿足所需的NPSH貯槽中液體壓力必須高于飽和壓力(PSL),以克服由摩擦引起的壓力損失和液體在管道中流動至泵時的冷量損失。這些可以從圖1泵的吸入狀況中清楚地看出。

              從圖中可以表示出:

              H + Hp≥Hp + Hf + NPSH

              式中H——液體的水力壓頭,H=Ha + Hb

              Ha——貯槽液面的高度

              Hb——貯槽與液體泵的高度差

              Hp——貯槽的蒸汽壓力

              Hf——液體流動摩擦引起的壓力下降,即摩擦壓降

              Hq——熱泄漏(即冷損)引起的壓力下降

              NPSH——機器所需的凈正吸入壓頭

              因此有兩種方法可以提高泵的吸入壓頭:(1)提高液體的高度,即足夠的水力壓頭─H,這個可將貯槽安裝在較高的水平位置上(提高Hb的值)。根據實踐經驗,貯槽的基礎應比該泵的基礎高1m以上為佳。(2)通過增壓器將貯槽壓力提高─H。

              為了盡量減少Hq或Hf的損失,在液體泵配管上特別要注意以下幾點:

              (1)進口管應盡可能地保持最短距離,并應避免管路中

              出現“U”型彎管。

              (2)進口管、出口管必須有合適的管徑,應保持介質的流速在國標規定的

              范圍內,并盡可能地減少流動阻力。

              (3)除必要的數量外,在管路中應盡量減少接頭、彎管和閥門的數目。

              (4)進口管必須盡可能地絕熱。

              (5)在閥門、管件、管道的固定處,即在液體可能沸騰的地方固定撐腳,應采用絕熱板隔離,以防冷損。

              (6)在兩個閥門之間的液體管路上必須裝上安全閥,以免管路閥關閉時殘留液體引起超壓。

              (7)在泵的進口管上需增設一段波紋管(波紋管的有效圈數5~10圈)或軟管及過濾器,以保持管路系統的撓性和液體內的雜質不進入泵體內。

              另外還要注意以下幾點:

              1)降低泵的安裝高度,以提高泵的進口壓力。提高液體過冷度,這樣就

              不容易發生氣化了。

              2)加強液體管路的保冷,以防液體因吸收熱量造成溫度升高而氣化;

              3)不要讓液體泵在空轉狀態運轉時間過長。因為當液體泵的出口閥關閉時,有效功率為零。電機消耗的功率只用于攪拌泵內的液體,將使液體的溫度升高,以致造成氣化。一般規定,在啟動前將出口閥打開1/3為宜;

              4)液氧吸附器要預冷徹底。因為如果預冷不徹底,液氧進入吸附器后會部分氣化,使吸附器壓力升高,液氧流量下降,而功率消耗減少不多。一部分功耗便以熱能的形式傳給液氧,使液氧溫度升高。因此,預冷吸附器時應直至能放出液體為止。旁通閥的關閉過程也不要操之過急;

              5)如果一旦發生氣蝕現象,應立即進行排氣,直至停泵處理,以確保液體泵的安全。

              四、離心式液體泵的密封氣

              離心式液體泵采用密封氣的目的是為了防止液體的外漏,但不允許出現帶氣現象。因此,調節密封氣壓力的原則是讓泵在極少量的液體外漏、汽化的情況下進行運轉。當密封前壓力過低時,就會出現液體泄漏;當密封氣壓力過大時,將有氣體通過迷宮密封漏到泵內,造成葉輪內帶氣甚至只空轉,因此打不上液體或壓力降下來。通常密封氣壓力減去葉輪背壓遠為0.005~0.01Mpa范圍比較好。

              密封氣介質的選用也很講究,一般用氮氣或儀表空氣,對于沒有精氬塔的的無氫制氬流程,為防止密封氣的滲入使精液氬含氮不合格,循環氬泵的密封氣選用氬氣或采用泵側用氧氣電機側用氮氣雙密封方式。

              我廠的杭氧液氧泵與法國CRYOSTAR液氬泵密封氣結構不太相同,對于液氧泵,參看圖2,動密封采用主、副兩級充氣迷宮密封,主密封氣經一精密減壓閥減為“進1”,進入密封器達到密封效果,并用副密封氣的壓頭“進2”沖淡漏出的低溫氣體及阻止軸承內的油氣進入低溫區。同時在密封氣出口有一個氣體排放口。密封氣壓力供應正確很重要,一般設有密封氣壓力高報警,壓力低連鎖停車。當“進1”指針與上觸點指針(數值為葉輪背壓“表1”讀數加0.4表壓)相觸時,主控室自動報警(密封氣壓力過高),這是調整“進1”即可。當“進1”指針與下觸點指針(與葉輪背壓“表1”讀數相同)相觸時,泵要自動停車,并在主控室報警(密封氣壓力過低)。泵正常運轉時,“進1”指針調正在上觸點與下觸點之中。

              液氬泵密封原理為:密封氣經一精密減壓閥減為Pin后,進入密封器,與從葉輪背泄露(也經過一段密封器)的氣體一起從混合氣排放口以Pout排除,正常情況,Pin比Po(葉輪輪背壓力)高0.1~0.2bar,Po比Pout高0.1~0.2bar。(參看圖3)

              五、離心式液體泵的啟動

              (l)首先要用常溫干燥氣體加溫好泵體,將殘存的水分及雜質吹除干凈;(2)對泵進行盤車,檢查轉動是否靈活;(3)短暫供電,使電機轉動,檢查電機的旋轉方向是否正確。轉向相反時將造成泵的流量和揚程減??;(4)通入密封氣并調好密封氣壓力,進行充分預冷。在預冷過程中,還要經常用手盤車,檢查軸轉動是否靈活

              ,不允許有卡死或時輕時重的現象。如果軸卡死而不能轉動,切不可硬扳或強行啟動;(5)在啟動時,一定要漸開液體泵進口閥,并打開液體蒸氣放空閥,直至液體排出后為止。要使泵體緩慢冷卻到液體溫度,以防液體大量氣化,發生“氣堵”現象和“氣蝕”過程。

              六、低溫液體泵的故障原因及排除方法

              故障原因排除方法

              1、泵開動后,出口壓力升不上⑴葉輪旋轉方向不符。

              ⑵泵未充分予冷,泵內有氣體。⑴電機輸入線兩相接線對調

              ⑵繼續冷卻,并打開防氣閥或調整密封氣壓力。

              2、泵的揚程或流量不足。⑴電機轉速不足。

              ⑵葉輪或管道淤塞。

              ⑶由于密封氣壓過大,有過量的氣進入泵內。⑴增加轉速。

              ⑵清洗。

              ⑶調節密封氣壓力。

              3、液體吸不上,指示壓力劇烈跳動,⑴管道閥未開或管道阻力大。

              ⑵管道漏。⑴打開或清洗。

              ⑵修理

              4、電機溫升高。⑴電機毛病。

              ⑵葉輪口環已擦。

              ⑶迷宮密封已碰擦。⑷⑴電工修理。

              ⑵調整間隙。

              ⑶調整間隙。

              5、突然停車⑴密封氣壓力低連鎖。

              ⑵軸承內卡死。⑴調整壓力。

              ⑵清洗或更換。

              6、發生振動或噪音⑴機身與轉子不同心。

              ⑵泵進口壓力過低或其它原因而產生氣蝕。

              ⑶運動件與固定件產生摩擦

              ⑷轉子零件松動。⑴調整

              ⑵調整壓力,放氣。

              ⑶校正

              ⑷檢修

              七、幾起液體泵事故分析

              下面就我廠1#六千制氧機改造中出現的幾起液氬泵事故介紹一下:

              (1)改造投產初次調氬,開西號氬泵時,出口壓力怎么也上不去,采用充分予冷,變頻調速為最高,過濾網檢查,穿墻進出口管隔熱檢查、處理等方法也沒有效果,廠家現場調試人員也束手無策。改開東號氬泵,壓力很快上去,運行正常。后檢修扒塔,發現西號氬泵進口管道設計不合理,彎頭太多,本來粗氬Ⅱ塔塔釜就低,這樣氬泵進口NPSH達不到設計值,出口壓力上不去。對進口管改造,減少彎頭。再啟動,一切正常。

              (2)因氬泵出口管頂部開裂,停車檢修后,再啟動,發現氬泵運行不久,壓力就掉下來,加溫反吹后,再啟動,仍是如此,把Ⅱ塔塔釜液體全排凈,重新積液,氬泵仍不能正常運行。最后扒氬泵小保冷箱,去掉進口過濾器網,問題得以解決。分析認為,Ⅱ塔內進入珠光砂的原因是:氬泵出口管頂部開裂,停車后,漏進珠光砂,再流到粗氬Ⅰ塔頂部,加溫時通過餾分氣管道流進粗氬Ⅱ塔。

              (3)氬泵密封氣開始選用壓力氮氣,不久發現密封系統混合氣排放管有液體排出,分析認為密封氣堵塞,用微量水分析儀分析壓力氮氣,發現含水量近1000PPm,這些水是由于活塞氮壓機冷卻水鋼套不嚴密漏進的,問題原因得以找到。密封氣改用儀表空氣后,氬泵運行正常。

              (4)首次改造,采用取消精氬塔流程,精液氬中微量氮純度一直不合格,懷疑是密封氣滲漏造成的,研究決定密封氣改用氬泵出口壓力氬,結果精液氬仍不合格,密封氣又改回儀表氣。最后進行二期改造,增設精氬塔后,精液氬合格。

              (5)今年8月初,正在運行的東氬泵發現漏夜,改用西氬泵,啟動時,轉速只能調到2900轉/分,泵出口壓力為0.58Mpa左右,液體打不上粗氬Ⅰ塔頂部。電工咨詢廠家后,重新調試變頻器,轉速達到360

              0轉/分,泵出口壓力升為0.8Mpa,液體可順利打入Ⅰ塔頂部。

              八、液體泵突停對空分系統的影響

              液氧吸附器用液氧泵的突停對空分系統影響不大,主要須注意的是安全方面,要采取主冷液氧危險雜質勤分析,加強液氧排放等措施。有些液體泵突停對空分系統影響很大,(1)無氫制氬流程中的循環粗液氬泵突停,粗氬冷凝器仍在工作,液化的大量液體積攢在粗氬Ⅱ塔底部,不能回到粗氬Ⅰ塔參加精餾,再回到上塔,這樣會使粗氬Ⅰ塔頂部含氧迅速升高,主冷液氧液位大幅降低,主冷液氧液位過低一是不利于安全;二是換熱面積減小,空氣吃不近來,氧產量下降,使主工況波動很大。(2)上下塔分開流程中的循環液氧泵突停,液氧大量積攢在上塔底部,不能回到主冷,也會使主冷液氧液位大幅降低,結果同上,同時也可能發生氮塞。所以對這兩種流程,泵若突停,要迅速恢復;正常倒泵,也要小心操作,保證流量穩定不間斷(無氫制氬流程液氬量突然增大,會污染主冷液氧,氧氣純度下降,甚至氮塞。)。(3)對于內壓縮流程液體泵突停,會影響產品氧、氮、氬的供應。下面就液氬泵倒泵操作談幾點體會:

              首先合理的循環氬泵流程對泵的安全運行及順利倒泵很重要,圖4所示流程比較合理,每臺氬泵各有一條獨立的進口管,以確保予冷、倒換備用泵時不影響運行泵;過濾器、補償器、止回閥、安全閥的設置如前所述;另外氬泵出口回流管道不能太細,否則全回流時泵的壓力過高,不利于泵的安全;加溫閥要裝在泵后,以保證加溫時,能把過濾器上的雜質吹除干凈。目前比較先進的流程是,兩臺液體泵一用一備,備用泵處于冷態低速運行,當主泵故障停機后,備用泵能夠立即投入正常運轉,使整套裝置的運行不受影響。

              正確的倒泵操作是:對備用泵進行予冷、啟動,如第五項“離心式液體泵的啟動”所述進行,須注意的是,因為予冷要消耗一定的含氬98%左右粗液氬,去粗氬Ⅰ塔頂部調節閥會自動關小,粗氬Ⅰ塔的回流比降低,使粗氬純度變壞,微量氧上升,因此,予冷時要相應降低粗氬產量,以保持純度穩定。另外備用泵啟動好后,立即停運行泵,注意要保證去粗氬Ⅰ塔流量穩定,不要大幅波動,否則會影響主塔工況。

              我廠兩套無氫制氬制氧機循環氬泵流程都不盡完善,1#六千制氧機是共用一根進口管且出口沒有止回閥,這樣予冷備用泵時,運行泵易帶氣;倒泵時,若同時開運行泵和備用泵,兩臺泵都會帶氣,正確操作應先停運行泵,再開備用泵,供液間斷、工況波動是免不了的。2#一萬四制氧機雖然進口管各自獨立,但出口沒有止回閥,倒泵時,運行泵和備用泵可同時開,但開備用泵前,不能開出口閥,因為沒有止回閥,總管壓力液氬倒流,使備用泵無法啟動,只能啟動好備用泵后,馬上停運行泵,關其出口閥,再開備用泵出口閥,這樣也會造成供液中斷,但稍小些。

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