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低温离心液体泵的操作

栏目:行业动态 · 发布日期:2011年12月22日 · 作者:中成泵业

一、低温液体泵的应用
低温液体泵主要分离心泵柱塞泵离心泵流量大、压力较低,柱塞泵流量小、压力高。制氧厂应用较广,主要用于:带液氧吸附器或上下塔分开流程中的循环液氧泵;无氢制氩流程中的循环粗液氩泵(粗氩塔太高还需液空泵);内压缩流程中的产品液氧、液氮、液氩泵(一般流量较低,用柱塞泵。);灌装冲瓶泵(柱塞泵);槽车冲装泵;调峰供气泵等。
二、“气蚀”和“气堵”
离心式液体泵有时会发生排不出液体,出口压力升不上去或发生很大的波动,泵内有液体冲击声,甚至泵体也发生振动,使液体泵无法继续工作。这种现象称为液体泵的“气堵”,气堵是由于泵内液体大量汽化而堵塞流道造成的。
“气蚀”不同于“气堵”,“气蚀”是一种对泵的损害过程。离心泵在运转时,叶轮内部的压力是不同的,进口处压力较低,出口处压力较高。而液体的气化温度是与压力有关系的;压力越低(或越高),所对应的气化温度也越低(或越高)。如果液体进到泵里的温度高于进口压力所对应的气化温度,则部分液体会产生气化,形成气泡。而当气泡被液体带到压力较高的区域时,由于对应的气化温度相应提高,蒸气又会重新冷凝成液体,气泡迅速破裂。这时,由于气、液的密度相差几百倍,所以在气泡凝结、体积突然缩小的瞬间,周围的液体便以很高的速度冲向气泡原来所占的空间,在液体内部发生猛烈的冲击。这种现象如果发生在叶片的表面,则金属材料因反复受到很高的冲击应力而被侵蚀,所以叫做气蚀。气蚀过程发生时,出口压力激烈波动,流动的连续性遭到破坏,泵的流量急剧下降。
当然,气蚀发生严重时,常常伴随有气堵现象。不过,不同于单纯的气堵现象之处在于:气蚀要对泵造成严重损坏。
三、如何避免离心式液体泵的气蚀现象?
液体泵产生气蚀的外部原因尽管很多,例如除与泵本身的结构有关外,还与安装、操作密切相关,但是根据产生气蚀的根本原因是由于部分液体在泵内气化,所以防止液体气化是避免液体泵气蚀的根本措施。
为了防止液体气化,一方面可以提高液体的压力,以提高它的气化温度;另一方面应减少外部能量的传入,以免液体温度提高。
为此应注意下列事项:
首先要了解NPSH(净正吸入压头)概念,要成功地设计一个高效的低温液体泵系统,必须保证维持在泵的进口所需的NPSH,此值要求在泵的吸入发兰处,在各种情况下均能可靠地达到,此值应高于流动介质的蒸汽压力。NPSH是泵进口处的液体静压,与泵进口处液体开始沸腾(饱和)的压力之差,NPSH的值是随流体介质的不同、沸腾温度的不同而变化的。对压缩指定的液体,NPSH所需的值一般在液泵制造商的操作手册中有陈述,在配管中必须使实际的NPSH大于或等于所需的NPSH,否则泵的最高出率会下降。为满足所需的NPSH贮槽中液体压力必须高于饱和压力(PSL),以克服由摩擦引起的压力损失和液体在管道中流动至泵时的冷量损失。这些可以从图1泵的吸入状况中清楚地看出。
从图中可以表示出:
H + Hp≥Hp + Hf + NPSH
式中H——液体的水力压头,H=Ha + Hb
Ha——贮槽液面的高度
Hb——贮槽与液体泵的高度差
Hp——贮槽的蒸汽压力
Hf——液体流动摩擦引起的压力下降,即摩擦压降
Hq——热泄漏(即冷损)引起的压力下降
NPSH——机器所需的净正吸入压头
因此有两种方法可以提高泵的吸入压头:(1)提高液体的高度,即足够的水力压头─H,这个可将贮槽安装在较高的水平位置上(提高Hb的值)。根据实践经验,贮槽的基础应比该泵的基础高1m以上为佳。(2)通过增压器将贮槽压力提高─H。
为了尽量减少Hq或Hf的损失,在液体泵配管上特别要注意以下几点:
(1)进口管应尽可能地保持最短距离,并应避免管路中
出现“U”型弯管。
(2)进口管、出口管必须有合适的管径,应保持介质的流速在国标规定的
范围内,并尽可能地减少流动阻力。
(3)除必要的数量外,在管路中应尽量减少接头、弯管和阀门的数目。
(4)进口管必须尽可能地绝热。
(5)在阀门、管件、管道的固定处,即在液体可能沸腾的地方固定撑脚,应采用绝热板隔离,以防冷损。
(6)在两个阀门之间的液体管路上必须装上安全阀,以免管路阀关闭时残留液体引起超压。
(7)在泵的进口管上需增设一段波纹管(波纹管的有效圈数5~10圈)或软管及过滤器,以保持管路系统的挠性和液体内的杂质不进入泵体内。
另外还要注意以下几点:
1)降低泵的安装高度,以提高泵的进口压力。提高液体过冷度,这样就
不容易发生气化了。
2)加强液体管路的保冷,以防液体因吸收热量造成温度升高而气化;
3)不要让液体泵在空转状态运转时间过长。因为当液体泵的出口阀关闭时,有效功率为零。电机消耗的功率只用于搅拌泵内的液体,将使液体的温度升高,以致造成气化。一般规定,在启动前将出口阀打开1/3为宜;
4)液氧吸附器要预冷彻底。因为如果预冷不彻底,液氧进入吸附器后会部分气化,使吸附器压力升高,液氧流量下降,而功率消耗减少不多。一部分功耗便以热能的形式传给液氧,使液氧温度升高。因此,预冷吸附器时应直至能放出液体为止。旁通阀的关闭过程也不要操之过急;
5)如果一旦发生气蚀现象,应立即进行排气,直至停泵处理,以确保液体泵的安全。
四、离心式液体泵的密封气
离心式液体泵采用密封气的目的是为了防止液体的外漏,但不允许出现带气现象。因此,调节密封气压力的原则是让泵在极少量的液体外漏、汽化的情况下进行运转。当密封前压力过低时,就会出现液体泄漏;当密封气压力过大时,将有气体通过迷宫密封漏到泵内,造成叶轮内带气甚至只空转,因此打不上液体或压力降下来。通常密封气压力减去叶轮背压远为0.005~0.01Mpa范围比较好。
密封气介质的选用也很讲究,一般用氮气或仪表空气,对于没有精氩塔的的无氢制氩流程,为防止密封气的渗入使精液氩含氮不合格,循环氩泵的密封气选用氩气或采用泵侧用氧气电机侧用氮气双密封方式。
我厂的杭氧液氧泵与法国CRYOSTAR液氩泵密封气结构不太相同,对于液氧泵,参看图2,动密封采用主、副两级充气迷宫密封,主密封气经一精密减压阀减为“进1”,进入密封器达到密封效果,并用副密封气的压头“进2”冲淡漏出的低温气体及阻止轴承内的油气进入低温区。同时在密封气出口有一个气体排放口。密封气压力供应正确很重要,一般设有密封气压力高报警,压力低连锁停车。当“进1”指针与上触点指针(数值为叶轮背压“表1”读数加0.4表压)相触时,主控室自动报警(密封气压力过高),这是调整“进1”即可。当“进1”指针与下触点指针(与叶轮背压“表1”读数相同)相触时,泵要自动停车,并在主控室报警(密封气压力过低)。泵正常运转时,“进1”指针调正在上触点与下触点之中。
液氩泵密封原理为:密封气经一精密减压阀减为Pin后,进入密封器,与从叶轮背泄露(也经过一段密封器)的气体一起从混合气排放口以Pout排除,正常情况,Pin比Po(叶轮轮背压力)高0.1~0.2bar,Po比Pout高0.1~0.2bar。(参看图3)
五、离心式液体泵的启动
(l)首先要用常温干燥气体加温好泵体,将残存的水分及杂质吹除干净;(2)对泵进行盘车,检查转动是否灵活;(3)短暂供电,使电机转动,检查电机的旋转方向是否正确。转向相反时将造成泵的流量和扬程减小;(4)通入密封气并调好密封气压力,进行充分预冷。在预冷过程中,还要经常用手盘车,检查轴转动是否灵活
,不允许有卡死或时轻时重的现象。如果轴卡死而不能转动,切不可硬扳或强行启动;(5)在启动时,一定要渐开液体泵进口阀,并打开液体蒸气放空阀,直至液体排出后为止。要使泵体缓慢冷却到液体温度,以防液体大量气化,发生“气堵”现象和“气蚀”过程。
六、低温液体泵的故障原因及排除方法
故障原因排除方法
1、泵开动后,出口压力升不上⑴叶轮旋转方向不符。
⑵泵未充分予冷,泵内有气体。⑴电机输入线两相接线对调
⑵继续冷却,并打开防气阀或调整密封气压力。
2、泵的扬程或流量不足。⑴电机转速不足。
⑵叶轮或管道淤塞。
⑶由于密封气压过大,有过量的气进入泵内。⑴增加转速。
⑵清洗。
⑶调节密封气压力。
3、液体吸不上,指示压力剧烈跳动,⑴管道阀未开或管道阻力大。
⑵管道漏。⑴打开或清洗。
⑵修理
4、电机温升高。⑴电机毛病。
⑵叶轮口环已擦。
⑶迷宫密封已碰擦。⑷⑴电工修理。
⑵调整间隙。
⑶调整间隙。
5、突然停车⑴密封气压力低连锁。
⑵轴承内卡死。⑴调整压力。
⑵清洗或更换。
6、发生振动或噪音⑴机身与转子不同心。
⑵泵进口压力过低或其它原因而产生气蚀。
⑶运动件与固定件产生摩擦
⑷转子零件松动。⑴调整
⑵调整压力,放气。
⑶校正
⑷检修
七、几起液体泵事故分析
下面就我厂1#六千制氧机改造中出现的几起液氩泵事故介绍一下:
(1)改造投产初次调氩,开西号氩泵时,出口压力怎么也上不去,采用充分予冷,变频调速为最高,过滤网检查,穿墙进出口管隔热检查、处理等方法也没有效果,厂家现场调试人员也束手无策。改开东号氩泵,压力很快上去,运行正常。后检修扒塔,发现西号氩泵进口管道设计不合理,弯头太多,本来粗氩Ⅱ塔塔釜就低,这样氩泵进口NPSH达不到设计值,出口压力上不去。对进口管改造,减少弯头。再启动,一切正常。
(2)因氩泵出口管顶部开裂,停车检修后,再启动,发现氩泵运行不久,压力就掉下来,加温反吹后,再启动,仍是如此,把Ⅱ塔塔釜液体全排净,重新积液,氩泵仍不能正常运行。最后扒氩泵小保冷箱,去掉进口过滤器网,问题得以解决。分析认为,Ⅱ塔内进入珠光砂的原因是:氩泵出口管顶部开裂,停车后,漏进珠光砂,再流到粗氩Ⅰ塔顶部,加温时通过馏分气管道流进粗氩Ⅱ塔。
(3)氩泵密封气开始选用压力氮气,不久发现密封系统混合气排放管有液体排出,分析认为密封气堵塞,用微量水分析仪分析压力氮气,发现含水量近1000PPm,这些水是由于活塞氮压机冷却水钢套不严密漏进的,问题原因得以找到。密封气改用仪表空气后,氩泵运行正常。
(4)首次改造,采用取消精氩塔流程,精液氩中微量氮纯度一直不合格,怀疑是密封气渗漏造成的,研究决定密封气改用氩泵出口压力氩,结果精液氩仍不合格,密封气又改回仪表气。最后进行二期改造,增设精氩塔后,精液氩合格。
(5)今年8月初,正在运行的东氩泵发现漏夜,改用西氩泵,启动时,转速只能调到2900转/分,泵出口压力为0.58Mpa左右,液体打不上粗氩Ⅰ塔顶部。电工咨询厂家后,重新调试变频器,转速达到360
0转/分,泵出口压力升为0.8Mpa,液体可顺利打入Ⅰ塔顶部。
八、液体泵突停对空分系统的影响
液氧吸附器用液氧泵的突停对空分系统影响不大,主要须注意的是安全方面,要采取主冷液氧危险杂质勤分析,加强液氧排放等措施。有些液体泵突停对空分系统影响很大,(1)无氢制氩流程中的循环粗液氩泵突停,粗氩冷凝器仍在工作,液化的大量液体积攒在粗氩Ⅱ塔底部,不能回到粗氩Ⅰ塔参加精馏,再回到上塔,这样会使粗氩Ⅰ塔顶部含氧迅速升高,主冷液氧液位大幅降低,主冷液氧液位过低一是不利于安全;二是换热面积减小,空气吃不近来,氧产量下降,使主工况波动很大。(2)上下塔分开流程中的循环液氧泵突停,液氧大量积攒在上塔底部,不能回到主冷,也会使主冷液氧液位大幅降低,结果同上,同时也可能发生氮塞。所以对这两种流程,泵若突停,要迅速恢复;正常倒泵,也要小心操作,保证流量稳定不间断(无氢制氩流程液氩量突然增大,会污染主冷液氧,氧气纯度下降,甚至氮塞。)。(3)对于内压缩流程液体泵突停,会影响产品氧、氮、氩的供应。下面就液氩泵倒泵操作谈几点体会:
首先合理的循环氩泵流程对泵的安全运行及顺利倒泵很重要,图4所示流程比较合理,每台氩泵各有一条独立的进口管,以确保予冷、倒换备用泵时不影响运行泵;过滤器、补偿器、止回阀、安全阀的设置如前所述;另外氩泵出口回流管道不能太细,否则全回流时泵的压力过高,不利于泵的安全;加温阀要装在泵后,以保证加温时,能把过滤器上的杂质吹除干净。目前比较先进的流程是,两台液体泵一用一备,备用泵处于冷态低速运行,当主泵故障停机后,备用泵能够立即投入正常运转,使整套装置的运行不受影响。
正确的倒泵操作是:对备用泵进行予冷、启动,如第五项“离心式液体泵的启动”所述进行,须注意的是,因为予冷要消耗一定的含氩98%左右粗液氩,去粗氩Ⅰ塔顶部调节阀会自动关小,粗氩Ⅰ塔的回流比降低,使粗氩纯度变坏,微量氧上升,因此,予冷时要相应降低粗氩产量,以保持纯度稳定。另外备用泵启动好后,立即停运行泵,注意要保证去粗氩Ⅰ塔流量稳定,不要大幅波动,否则会影响主塔工况。
我厂两套无氢制氩制氧机循环氩泵流程都不尽完善,1#六千制氧机是共用一根进口管且出口没有止回阀,这样予冷备用泵时,运行泵易带气;倒泵时,若同时开运行泵和备用泵,两台泵都会带气,正确操作应先停运行泵,再开备用泵,供液间断、工况波动是免不了的。2#一万四制氧机虽然进口管各自独立,但出口没有止回阀,倒泵时,运行泵和备用泵可同时开,但开备用泵前,不能开出口阀,因为没有止回阀,总管压力液氩倒流,使备用泵无法启动,只能启动好备用泵后,马上停运行泵,关其出口阀,再开备用泵出口阀,这样也会造成供液中断,但稍小些。


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