论尿素高压柱塞泵长周期运行的维护

2022-11-09

概述

中石油乌鲁木齐石化分公司化肥厂第一尿素车间年产52万吨尿素装置高压氨泵 (103-J/JA) 高压甲铵泵 (501-J/JA) , 是20世纪80年代初我国从德国WORTHINGTOP引进的立式七联柱和立式五联柱往复式柱塞泵。作为尿素装置高压系统的关键设备, 其主要作用是将高压系统, 低压吸收系统和解析水解系统回收的氨、二氧化碳、甲铵溶液返回到高压系统进行循环, 同时起到调整高压吸收以及合成系统温度和水尿比、防止甲铵液结晶的作用。从1985年试车投产至今已运行28年, 28年来除了曲轴, 其余零配件都已国产化。该泵运行状况的好坏, 直接影响到尿素装置能否安全、平稳、高负荷、长周期生产。

一、问题提出

多年来, 高压往复式柱塞泵的连续长周期运行一直是影响尿素装置能否安全、平稳、高负荷、长周期生产的瓶颈。从装置投产运行至今, 我车间四台高压往复式柱塞泵单台连续运行最长时间为一百二十天, 那还是上世纪九十年代初创造的。随着时间的推移, 设备老化问题, 备件国产化问题, 特别是2007年装置50%扩能改造以后, 装置负荷的变化, 介质组分的变化, 给四台高压往复式柱塞泵带来了新一轮的考验。能否安全、平稳、高负荷、长周期运行, 满足生产需要是摆在我们面前亟待解决的重要问题。为此我们也进行了大量的探索和尝试。

特别是进入2010年以后, 装置50%扩能全面完成, 装置负荷明显增加, 新老装置交叉运行, 工艺方面, 设备方面, 操作方面的问题频发, 工艺波动, 装置开停频繁, 四台大泵 (103-J/JA、501-J/JA) 的故障率较上年度有比较明显的上升。 (见表1)

从停泵检修的类型上看。累计停泵次数有逐年上升的趋势, 停泵检修的次数也在逐年上升。表明设备老化方面的问题日渐突出。主要表现为高压甲胺泵 (501-J/JA) 液缸产生疲劳裂纹;进出口管线出现疲劳裂纹等, 严重影响了机泵的长周期运行, 造成了检修频次大幅增加。

从故障检修的类型上来看, 设备维护上的原因逐年减少, 单向阀、填料的检维修频次明显下降, 但仍占停泵检修的较大比例;而泵体老化, 管线开裂的检维修频次有较大幅度的上升, 机泵其他辅助设施的检维修频次也有明显上升, 反映出设备的老化加快, 更新滞后。 (见表2)

二、原因分析:通过对以上数据的对比分析, 造成四台大泵 (103-J/JA、501-J/JA) 故障率升高的原因主要有以下几个方面:

1. 工艺条件变化对高压甲铵泵的影响。

自2007年装置扩能改造之后, 工艺条件发生了较大的变化, 系统的压力, 介质的组分, 特别是整个系统的水量较以前有明显的增加, 高压甲铵泵 (501-J/JA) 的转速比以前也有所提高。特别是三胺进入正常生产并与我们进行联产后, 每小时将近10吨的甲铵液返回到我们低压系统, 再加上从解析水解系统返回的每小时8~10吨的水量, 给我们的高压甲铵泵带来了极大的压力, 使单台运行的甲铵泵经常处于超负荷运行状态下, 原来设计每小时32立方米的水量 (100%负荷) , 现在要达到每小时43立方米的能力, 几乎等于将高压甲铵泵负荷提高了34%左右, 迫使高压甲铵泵的转速必须提高, 常处于超正常范围的状态 (正常范围40~89rpm/min) 。这也是造成高压甲铵泵进、出口单向阀阀芯、弹簧座打坏, 弹簧断等故障的主要原因。 (图1~2)

2. 设备缺陷方面的原因。

一是设计方面的原因:扩能改造之后, 特别是与二三胺进行联产后, 高压甲铵泵负荷提高了34%左右, 原设计阀芯阀座的流通量不能满足这样的负荷, 造成液缸内部压力过高, 使得橡胶密封圈经常损坏, 使得密封填料经常被打坏。这也是造成密封填料检修频次居高不下的原因之一。明显的症状就是高压甲铵泵填料密封涵底座经常泄漏, 液缸出现穿透性裂纹。二是制造方面的原因:高压甲胺泵501-J液缸自2009年5月更换为国产液缸, 运行至今, 因为液缸出现裂纹泄漏原因造成停车处理11次之多, 这是因为在锻件在铸造加工过程中存在加渣、气泡等缺陷。在备件加工时又没有发现, 致使设备在运行三年多一点的时间里多次出现故障, 严重影响了设备安全平稳运行。

三是设备老化的原因。第一尿素车间高压氨泵、高压甲铵泵, 是20世纪80年代初我国从德国沃辛顿引进的往复式柱塞泵。从1985年试车投产至今已运行近28年。虽然大部分零部件都已国产化, 但其主要部件及一些辅助设备还是使用原装的, 主要包括曲轴、液缸、箱体、管线等, 目前故障率上升的比较明显 (即故障类型中的其它) 。

3. 检修深度和检修质量的原因。

四台大泵检修频次升高的另一个主要原因就是检修深度和检修质量不高造成的。一是企业为了追求经济效益, 不断推迟设备检修周期, 常常使设备在不正常的情况下带病运行, 二是检修质量不高, 主要体现在其泵检修完成后运行不到72小时就出现同样的故障。三是检修深度不够, 表现在同一台泵每次检修没有进行全面检查, 只是头痛医头, 脚痛医脚, 以致该泵运行没有多长时间其他的问题又出现了。

4. 备件质量方面的原因。

高压氨泵备件质量主要是单向阀弹簧的使用寿命和填料使用寿命的影响。高压甲铵泵除了单向阀弹簧的使用寿命和填料使用寿命外, 还存在着单向阀阀芯、阀座和阀罩等质量问题以及橡胶密封圈质量不稳定等问题, 有待我们进一步总结和探索。

5. 岗位操作和维护方面的原因。

近年来岗位操作培训方面下了不少功夫, 但是效果不能令人满意。随着装置的扩能改造及与三胺装置联产, 许多工艺技术方面的问题还没有吃透, 还在不断摸索。操作人员在操作上还不够熟练, 不够精深。

三、解决办法及维护要点

针对以上的分析, 可以看出尿素高压柱塞泵长周期、高负荷运行的因素主要还是在工艺条件的变化方面以及岗位操作和维护方面。由于扩能后特别是与三胺联产后装置的工艺条件暂时无法改变, 同时受到前、后工段符合的影响, 装置负荷变化较大, 操作难度较大我们只能在操作上进一步优化, 尽可能保证系统平稳运行。在机泵维护方面我们却有许多的空间, 有许多可以改进也值得改进的地方。近年来我们在这方面也进行了一些有益的探索。