加氢装置高温高压屏蔽泵国产化应用

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来源：搜博网

2023-09-04 03:40

行业：

【摘u3000要】介绍了国产屏蔽泵在高压加氢装置中运行一个周期中出现的问题，根据故障原因进行分析，提出整改措施，取得了显著的效益。

【关键词】加氢装置屏蔽泵国产化高温高压xa0

一、前言
xa0 某加氢装置采用两段串联全加氢工艺，二段反应器入口操作压力高达15.65MPa，对二段反应进料泵的性能要求较高，普通离心泵机械密封难以满足此压力条件，因此屏蔽泵成为理想的选择。
xa0 在类似操作工况下，某炼化公司二段反应进料泵首次采用国产高温高压屏蔽泵，能够满足高温高压的操作条件，该泵具体参数如下：介质为重蜡油，入口压力为15.65MPa，出口压力为16.55MPa，正常流量为30m3/h。
二、屏蔽泵介绍
xa0 该高温高压屏蔽泵属于高温分离型、单级、单吸离心泵，泵叶轮直接安装在电动机转子轴伸端，用流线型叶轮帽紧固。为减少泵端热量向电动机侧传导，在泵与电动机之间设有隔热屏。高温高压屏蔽泵设置单独循环系统，并由外置换热器、后部注液系统和监测系统等辅助系统组成，如图1所示。

xa0 按泵送液体的温度大致可将电泵分成两个部分：由泵体、叶轮和隔热屏构成的高温泵头部分以及温度较低的电动机部分。
xa0 泵头部分循环液的流动路线为：泵吸入口→叶轮→泵排出口。
xa0 电动机部分的液体循环是依靠装在转子上的辅助叶轮实现的：
1）辅叶轮→前轴承→两屏蔽套之间隙→后轴承→换热器→辅叶轮。
2）辅叶轮→前轴承→辅叶轮。
xa0 屏蔽泵属于无密封泵，相比一般流程离心泵零件数量少，在耐腐蚀、有毒等工况中应用占比30%以上。合理使用屏蔽泵通常只需要定期更换轴承即可，并且世界上已有超过75 000h无需维修的实例，在不久的将来，随着使用范围的扩大，其经济性会越来越显著。
三、出现的故障及存在的不足
xa0 屏蔽泵运行一个生产周期中，出现了如下故障及不足:

1）检修后投用，泵体法兰以及泵入口流量孔板因预热不良发生泄漏；

2）泵长周期运行时绕组绝缘降低无预兆烧毁停泵；

3）轴位移测量元件不准，泵自身联锁无法投用；

4）屏蔽泵在使用过程中也发现了启泵手动排气时间较长且不方便操作的问题。
四、整改方案
xa0 根据出现的问题，制定如下整改方案：

1）当系统首次使用或拆检更换密封垫后首次使用时，各螺栓严格安装定力矩紧固，机组输送介质按≤40℃的升温速率缓慢升至规定的温度和压力后，且在温度波动较大的法兰部位增加碟簧，操作上要求缓慢升温充分预热，该系统后期未曾出现过泄漏。

2）绕组被击穿或烧毁的原因有两方面：一是绕组长期在高温下工作，绝缘性能降低；二是在启停泵过程中水或水蒸汽因系统热胀冷缩侵入电动机壳。公司后期严格按照两个月定期切换一次泵，定期测量定子绕组绝缘电阻，确保泵绝缘电阻处于正常状态。如后期具备条件，可进行技术改造，增加抽真空系或氮封系统，隔绝空气进入电机接线系统。

往接线腔内充入氮气，维持电机线圈密闭系统微正压，杜绝空气中的水气进入电气接线内，此思路来源于低温罐内泵的贯穿接头，简单介绍如下：

低温罐内泵本身属于无密封式离心泵（类似筒袋泵），其密封问题即是外部电缆与筒体内电缆连接处的密封，采用低温电气贯穿接头与仪表贯穿接头，进行电力传输与仪表信号的传输，结构如图2所示：

图2xa0贯穿接头

贯穿接头一侧封闭低温工艺气体，一侧封闭大气，中间空腔内通入N2，两端密封，达到密封气体的作用；中间腔内的N2压力低于泵内工艺介质的压力，但高于环境压力，中间腔内装有压力监测仪表，并设有报警/联锁*，任何一边的泄漏都会检测并触发报警/联锁。

注：贯穿接头氮封为静补压，低温贯穿接头氮封出/入口阀门常关闭状态，正常N2压力为0.1~0.5MPa，压力降低说明密封有外泄漏，查找原因人工开阀补压；压力升高报警，排查N2异常压力外，说明密封有内泄漏，压力高高联锁停泵。

3）泵轴本身存在热胀冷缩现象，启停泵以及暴雨天气，轴位移值变化较大，针对该现象，增加防雨棚，泵运行30min后，待温度不变化时再投用轴位移测量装置。

4）根据《SH∕T 3148-2016 石油化工无密封离心泵工程技术规范》第5.1.6条规定：重载荷无密封离心泵应为自排气型；中、轻载荷无密封离心泵宜为自排气型。对于手动排气型无密封离心泵，卖方应在泵的醒目之处悬挂“警示”，以提醒买方在开车前及维修前后手动排气。该装置设计的高温分离型屏蔽泵，泵及管道顶部无排气孔，排气阀设置在泵顶部的冷却器上侧，因介质含H2，每次启泵需手动排气，排气时间长且不方便操作，将原手阀改为自动排气阀，阀后排气管线进入容器收集处理，如图3所示。

图3xa0高温分离型屏蔽泵带自动排气阀

五、结语
xa0 该加氢装置二段反应进料泵属于高温分离型屏蔽泵，是两段串联全加氢装置的核心设备，整改后该设备完整运行一个生产周期，轴承运行3年无明显损伤，可以满足一个生产周期运行需要，为国内类似装置同类设备可提供借鉴经验。

注：1《API 685》对屏蔽泵的定义：Type of sealless pump which has a common shaft to link pump and motor in a single sealed unit. The pumped liquid,or a flush fluid, is circulated through the motor rotor chamber, but is isolated from the motor electrical components by a thin corrosion-resistant nonmagnetic stator liner.

一种无密封泵，有一个共同的轴把电机和泵连接在一个密封装置中。泵送液体或冲洗的流体通过转子腔循环，并且用一个薄的耐腐蚀的非磁性定子衬套（屏蔽套）把电机电气部件隔开。

注：2 在湿定子型屏蔽泵中，电机定子腔内充满输送介质。为了保护绕组不受工作介质损害，可采用在该介质中耐用的绝缘层的导线，或者可在定子腔内冲注绝缘液体（蒸馏水、绝缘油等），相对于API 685的干式屏蔽泵，该泵通常称为湿式屏蔽泵，严格意义上湿式屏蔽泵不属于API 685要求的屏蔽泵，因为湿式屏蔽泵没有屏蔽套。