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1、空分装置高压液氮泵检维修问题浅析 空分装置高压液氮泵检维修问题浅析 蒋伟 林国友 （大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司空分分厂，内蒙古 多伦 027300） 摘 要：本文简述了空分装置的工艺流程，指出了空分装置高压液氮泵在运行过程中经常出现的问题， 对高压液氮泵在检维修过程中遇到的困难和解决办法进 行了深入的分析，为类似的高压泵的运行操作和检维修提供了有益的参考。 关键词：空分装置；高压液氮泵；问题探讨；解决措施 The Issue Analyses for High Pressure Liquid Nitrogen Pump of Air Separation Device JIANG Wei
2、 (Datang Inner Mongolia Duolun Coal Chemical CO., LTD. , Inner Mongolia Duolun 027300 ) Abstracts: This paper sketched the technological process of air separation plant, it pointed out the problem of high pressure liquid nitrogen pump in the process of running, it analyzed the difficulties in the ma
3、intenance and the solution in-depth of the high pressure liquid nitrogen pump, this paper also can be used for reference in the solution for similar high-pressure pump operation and maintenance. Key words: air separation device; high pressure liquid nitrogen pump; issue discussion; solution 前言 大唐内蒙古
4、多伦煤化工有限责任公司（简称多伦煤化工）是国内煤化工产业 烯烃类（MTP）示范性项目，是国家能源发展战略和产业政策鼓励类项目。该项 目由褐煤预干燥、煤气化、合成气净化、甲醇、MTP、PP 等 7 套主生产装置组成， 同时配套建设空分及动力装置。公司以大唐集团自有的褐煤为原料，采用荷兰壳 牌（Shell） 、德国鲁奇（Lurgi） 、美国陶氏（Dow）等世界最先进的工艺技术， 主产聚丙烯，联产汽油、LPG、硫磺等副产品。 空分装置的作用是为煤气化装置提供所需的氧气和高压氮气以及全厂公用 工程所需的低压氮气和工厂空气。 虽然空分装置并不是项目主要工艺流程中的环 节， 但由于工艺需要， 配套的空分装
5、置规模较大， 在整个工程中的重要性也较高。 一、 空分装置工艺流程 多伦煤化工空分装置由空气预冷系统、分子筛纯化系统、制冷系统、换热系 统、 精馏系统等组成， 采用深冷法全低压生产工艺进行空气分离制取氧、 氮产品。 工艺流程采用引进德国曼透平公司蒸汽透平驱动的一拖二压缩机组， 常规分子筛 净化、增压透平膨胀机、规整填料精馏塔、产品氧气内压缩及部分产品氮气内压 缩流程空分装置。由于上塔采用了规整填料塔，降低了上塔的阻力，从而使主空 压机（MAC）排气压力降低，减少能耗。上塔、主冷、下塔分体设置，通过工艺液氧泵将其有机结合，具有工况调节范围大的优点。采用内压缩流程省去了氧气 压缩设备，减少了占地面
6、积，提高了成套设备运行的安全性和可靠性，同时减少 了机械的检修、维护工作，操作更加便利。 图 1 空分装置工艺流程 该装置设有 3 套制氧能力为 58000Nm3/h 空分设备，该装置采用杭氧股份有 限公司的氧氮内压缩流程工艺技术。主要特点有： （1）采用高效的两级精馏制取高纯度的氧气和氮气； （2）采用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节省能 耗，提高制冷量； （3）高低压热交换器采用高效铝板翅式换热器，使结构紧凑，传热效率高； （4）采用分子筛净化空气，具有流程简单、操作简便、运行稳定、安全可靠等 优点，大大延长装置的连续运转周期。 （5）采用氧氮内压缩流程提高装置安全
7、性。 二、 高压液氮泵的简述 高压液氮泵是全厂高压氮气管网输出气体的最关键设备， 起着承载全厂高压 氮气用户稳定运行的重要作用。从空分装置主冷凝蒸发器获得液氮，经液氮泵 P1010501A/B 加压到 8.2MPa 后进入高压板式换热器，复热后出冷箱，作为产品 进入氮气管网。 该装置高压液氮泵由于压力高（8.2Mpa） 、流量少（6500m3/h） 、级数多（12 级） ，因而在操作过程中不好控制，稍有不慎就会造成高压液氮泵汽蚀损坏高压 液氮泵，如：高压液氮泵在冷却过程中如果冷却不彻底；泵体中有不凝气体；操 作中没有按相应转速对应相应的压力进行操作等。 一旦出现以上问题轻则造成液 氮泵密封损坏
8、，泄露气温度低联锁跳泵；重则可至液氮泵叶轮、轴、轴套等部件 损坏，导致空分装置无法外送装置高压氮气，外送高压氮气中断，造成后部工序 无法正常生产。 三、 泵的检修过程 1. 泵体解体 首先需要拆除泵体所有进出口管线连接螺栓及所有仪表接管和电机连线， 拆空压机空压机 预冷系统预冷系统 纯化系统纯化系统热交换器热交换器精馏系统精馏系统氧氮产品氧氮产品 膨胀机膨胀机 制冷制冷增压机增压机 除泵体与泵箱连接螺栓,将泵与电机整体吊出, 放置指定地点，并垫好胶皮，将泵 整体倒置, 拆卸视窗两半外壳板,拆除温度探头, 拆除联轴器定位螺栓，拆下中体 与泵体连接螺栓， 使用提升梁将泵体垂直吊下,并横卧在水平支架
9、上,安装泵芯座， 将泵体吊起垂直放到检修位置,泵芯座在下，使用提升梁将泵体外壳垂直吊出放 置指定地点，并垫好胶皮。拆卸出口端汇流壳体圆周顶丝,使用提升梁将泵出口 端汇流壳体垂直吊下放到指定位置，松开轴端压紧螺母取下锁片、轴端套，用专 用工具取下第十二级叶轮,取出连接键, 使用提升梁吊出第十二级隔离壳体， 取出 碟片、间隔套、调整垫片,取出 DU 套，用专用工具取下第十一级叶轮,取下连接 键, 取出碟片、间隔套、调整垫片,取出 DU 套. 使用提升梁吊出第十一级隔离壳 体.依次拆到第一级叶轮。取出导轮，拆除吸入室螺栓,垂直吊出吸入室壳体。取 出隔离板，拆下泵芯座,将轴水平放置，拆下密封体上端锁紧
10、螺母、垫片、定位 键，将泵本体盖与轴及密封体分开，从轴上取下密封体、DU 套并将轴垂直吊挂 起。拆检迷宫密封，拆除迷宫压盖螺栓、迷宫密封侧面迷宫环顶丝螺栓,分别取 出迷宫压盖、 O 型圈、 垫片、 弹簧垫圈， 释放的弹簧垫圈、 迷宫外壳、 隔离环 （小） 、 冲洗环+O 型圈、迷宫环、隔离环（大） 。 2. 各零部件清理检查 对各零部件、泵壳内进行清扫、检查、测量。泵轴（特别是键槽部位）金属 探伤无裂纹。 测量泵轴弯曲度及转子各部跳动值， 测量连轴器拆前中心值并记录。 首先清理静止部件外壳内的淤泥及杂物。检查外管、外壳等表面及相互间的接合 面，密封面应无伤痕、无裂纹和明显的碰伤沟痕。其次检查泵
11、内壳各部件及各配 合面有无裂纹、伤痕，检查吸入喇叭管有无腐蚀情况，清理、打磨其表面光滑。 对各部件接合部用胶圈进行更换，保证胶圈有弹性、无变形。最后清理导流壳通 流部分，保证其中无杂物。检查泵体密封环的磨损情况，有无松动，清洗检查各 结合面的螺栓，对锈蚀严重或已损坏的进行更换。 检查泵轴表面无伤痕、裂纹，联轴器螺栓外观检查无裂纹，必要时进行金属 检验，测量泵轴的弯曲度，要求0.10mm，检查各轴套和填料轴套与轴的配合间 隙，要求为 00.03mm 紧力，各轴套内外圆的不同心度允差0.02mm；两端面 不平行度允差0.02mm，各轴套的径向跳动允差0.04mm；轴向跳动允差 0.04mm。叶轮流
12、道应光滑、无堵塞、无汽蚀现象，对不光滑的叶轮流道部分进 行打磨。检查叶轮结构无裂纹，如果有裂纹可按不锈钢金属焊接工艺进行修整补 焊。检查叶轮密封环的磨损情况，磨损程度较轻时应对其表面打磨光滑，磨损严 重时则进行更换。检查叶轮密封环的的径向跳动允差0.04mm，轴向跳动允差 0.04mm； 两端面不平行度允差0.02mm； 口环对内孔的不同心度允差0.02mm， 叶轮通过键与轴配合，检修中要测量叶轮与轴的配合间隙，要求配合间隙为 0.050.10mm，联轴器与轴的配合间隙 00.03mm 紧力，检查联轴器的内外圆 的不同心度（允差0.02mm） 、径向跳动（允差0.04mm） 、轴向跳动（允差
13、0.04mm） 。 3. 泵体回装 回装与解体顺序相反，所有部件必须严格脱脂化验分析合格后才能回装，所 有使用工器具及作业服手套等不准带油。安装迷宫密封: 依次将隔离环（大） 、 迷宫环、冲洗环+O 型圈、隔离环（小）片、弹簧垫圈、释放的弹簧垫圈、垫片、 O 型圈等装入迷宫外壳内, 安装迷宫压盖并调整预紧量为 0.85 后再上紧螺栓, 上紧迷宫密封侧面迷宫环顶丝螺栓，预先组装本体盖、绝缘板和吸入室,在泵本 体盖上组装迷宫密封和 O 型环。将 DU 套预先装到轴上并一起与本体盖组装,在 轴端迷封侧装键及偏转器、并安装好锁紧螺母，将泵芯座安装到本体盖上,并垂 直放好，依次装入导轮,间隔套。检查轴的
14、位移量, 使用提升梁将泵壳体垂直安 装后紧固固定螺栓，将泵体水平放置,拆掉泵芯座。把电机倒置,把连接键放到联 轴器键槽内,使用提升梁将泵体垂直倒吊与中体联接,调整泵轴轴向间隙, 松开迷宫体上盖螺栓, 盘动转子使力均匀，转动灵活，泵体动静部件之间无磨擦 声音,迷宫体上盖螺栓从新坚固。安装温度探头,仪表管接头等,安装视窗两半外 壳板。使用提升梁将泵体垂直吊起安装在泵箱上,检查泵体外壳垂直度。连接进 出管线,连接仪表管路,连接好电线。 四、 维修期间遇到的问题及困难 作为国内最大的高压液氮泵，泵的本身具有轴径较小，非常容易弯曲变形等 特点，主要体现在电机轴承和泵体维修时的装卸过程。高压液氮泵为立式泵
15、，驱 动端两套轴承同时承载轴向力和径向力，造成轴承温度较高等现象，影响了轴承 的使用寿命， 因而无可避免的在一段时间后对电机轴承进行拆检维修。 在拆卸时， 使用吊车吊起泵时，无法准确判断电机水平度，电机与吊钩中心线亦无法对准， 同时起吊时速度太快，吊车钢丝吊绳较长，导致张力太大不好控制。造成电机侧 半联轴器内孔及泵侧轴头拉伤损坏， 这就迫使该泵必须更换新的电机侧半联轴器 或泵轴，继而增加泵的检维修成本。 五、 采取的措施 多伦煤化工空分装置初次维修高压液氮泵时，松开联轴器螺栓后，使用吊车 直接从泵冷箱上吊起电机， 造成了电机侧半联轴器的内孔拉伤损坏， 维修量加大。 为避免此种伤害，在后来的检维
16、修中，公司采用特制的门型架进行起吊，使用门 型架与手动葫芦配合对电机进行维修拆卸工作。 门型架和手动葫芦在操作和控制 方面要优于吊车，通过对其进行调整，保证电机的水平度，可以较好的保证电机 中心线与吊钩在同一直线上，这是减小电机半联轴器和泵侧轴头损坏的重要因 素。 公司通过检维修的过程一直在寻求对该泵减少损坏的途径， 采用门型架是从 吊装手段考虑进行了稳妥方面的措施，在实施时虽能减缓电机起吊时的速度，降 低联轴器及轴的损坏机率， 但是仍然需要探索更有效的方法减少该泵检维修时的 损耗，能从根本上避免因电机轴承温度高，而导致该泵检修时必须产生的伤害。 参考文献参考文献 1. 李庄.化工机械设备安装调试、故障诊断、维护及检修技术规范实用手册M.吉林:吉林 电子出版社,2004. 2. 毛绍融，朱朔元，周智勇.现代空分设备技术与操作原理M.杭州:杭州出版社,2005.
