孟繁濤，黃春濤，袁 苑，周金城

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司氣體銷售分公司，安徽省馬鞍山 243000）

1 前言

隨著鋼鐵行業(yè)采用避峰用電的生產(chǎn)模式，鐵、鋼系統(tǒng)夜間波谷電價(jià)時(shí)放量生產(chǎn)，對(duì)氣體介質(zhì)的保供提出新的要求?；钊揭后w汽化泵可以短時(shí)間快速供應(yīng)氧氣、氮?dú)?，?yīng)對(duì)這種周期性、間斷性的晝夜管網(wǎng)壓力變化，發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

2 設(shè)備簡(jiǎn)介

馬鋼三萬(wàn)五制氧機(jī)原設(shè)計(jì)配備瑞士SEFCO制造的離心式汽化氧泵。2009年5月21日進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，離心式汽化氧泵原基礎(chǔ)上改建一臺(tái)國(guó)內(nèi)某低溫設(shè)備廠制造的三聯(lián)式（三缸）活塞汽化氧泵（下簡(jiǎn)稱2#泵），泵型號(hào)T B P15000-25000/30，流量15000～25000L/h，最大排氣壓力3M Pa，電機(jī)轉(zhuǎn)速132～1320r/m i n，缸徑80m m，行程90m m。2010年6月三萬(wàn)制氧機(jī)配備同型號(hào)的液氧氣化泵（下簡(jiǎn)稱1#泵）投產(chǎn)。流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 活塞式液氧汽化泵流程簡(jiǎn)圖

三缸活塞式液氧汽化泵具有工作壓力高、調(diào)節(jié)范圍大的特點(diǎn)，但其往復(fù)周期性工作特性，必然會(huì)對(duì)設(shè)備和管道產(chǎn)生脈動(dòng)式?jīng)_擊，類似于“水錘”效應(yīng)。這種振動(dòng)只能削弱，不能完全消除。采用三聯(lián)式活塞泵，壓縮頻率相當(dāng)于單列泵3倍，3只氣缸交替工作，近似連續(xù)工作，從而更有效降低泵后脈沖。

3 故障現(xiàn)象

自2009年以來(lái)，2#汽化泵故障總結(jié)如下：

2009年：故障8次，出口軟管泄漏更換6根，排液軟管泄漏更換2根。

2010年：故障3次，出口軟管泄漏更換1根，出口管道振動(dòng)劇烈加管卡加固，泵出口壓力未上升更換1只氣缸，修復(fù)2只氣缸。

2011年：故障1次，出口軟管泄漏更換1根。

2012年：故障1次，2只氣缸更換備件。

2014年：2組活塞桿定位銷斷裂，活塞桿頂部變形嚴(yán)重，2組閥芯、閥座多處磨損，一缸體內(nèi)壁局部有劃痕。但活塞汽化泵廠家已停止生產(chǎn)，沒(méi)有該型號(hào)備件，故3月更換3個(gè)新型P 810泵頭。改造后，出口軟管泄漏更換5根，修復(fù)1次管道焊縫泄漏，見(jiàn)表1。

表12014年2#液氧泵故障及運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表

1#液氧氣化泵同樣存在泵體運(yùn)行時(shí)振動(dòng)劇烈，出口金屬軟管漏液、斷裂，泵體缸頭損壞，出口逆止閥損壞等故障，設(shè)備備件更換率高。

4 故障分析及措施

汽化泵頻繁出現(xiàn)故障，但行業(yè)內(nèi)可借鑒資料較少，我們從合理布置基礎(chǔ)支撐和管卡、改造出口管布置降低泵后出口阻力，更換新型活塞泵，管道增加阻尼器緩沖、調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低差壓阻力等方面分析及排除故障。

（1）2#三聯(lián)式活塞汽化氧泵安裝在原離心式氧泵基座上，造成汽化氧泵泵體與進(jìn)出口管道振動(dòng)劇烈。汽化氧泵基座不適合三聯(lián)式活塞泵狀況，于2009年9月23日對(duì)汽化氧泵基座改造加固，重新制作水泥基礎(chǔ)，降低汽化氧泵泵體與進(jìn)出口管道振動(dòng)。

（2）2#汽化氧泵出口管道支架設(shè)置不完善，造成出口管道振動(dòng)劇烈。改進(jìn)汽化氧泵出口管道支架架設(shè)方式，用門(mén)型框架支撐代替圓柱形支撐，并以U型管卡固定，降低泵出口管道振動(dòng)。

（3）原2#汽化氧泵3只氣缸設(shè)計(jì)不完善，3只汽缸缸頭直徑與自重較大，造成汽化氧泵運(yùn)行時(shí)振動(dòng)劇烈。2014年3月18日整體更換3只改進(jìn)型泵體，改進(jìn)型氣缸直徑與自重降低，活塞往復(fù)效率高。

（4）2#汽化泵閥瓣銷易損壞，2010年7月，2014年3月各出現(xiàn)一次銷斷裂，導(dǎo)致活塞桿、缸體損壞，止回閥閥座密封面磨損，導(dǎo)致單向閥不能卡住或不能完全關(guān)閉。2#液氧泵使用的新型泵取消閥瓣、銷結(jié)構(gòu)，采用不銹鋼圓盤(pán)結(jié)構(gòu)代替。1#液氧泵用不銹鋼銷代替原閥瓣銷，并焊接解決活塞桿中閥瓣銷易斷裂問(wèn)題。

（5）2#泵出口軟管長(zhǎng)度只有200m m，且為高壓軟管，很難彎曲，安裝時(shí)易損壞金屬軟管。安裝時(shí)，拆除液氧出口總管固定管卡，將總管后移，增大安裝間距。

（6）2#活塞泵出口軟管受脈沖產(chǎn)生振動(dòng)、溫差和安裝引起應(yīng)力影響，易疲勞斷裂。2#泵此長(zhǎng)度軟管緩沖有限，金屬軟管廠建議增加到500m m以上，現(xiàn)場(chǎng)安裝間距不允許，液氧泵進(jìn)口總管限制安裝間距。1#汽化泵曾將出口軟管由200m m增加到300m m，效果不明顯。專門(mén)訂制2#泵進(jìn)出口管道上軟管，于5月4日專門(mén)訂制3只進(jìn)液軟管，6只出口軟管，出口軟管按3M Pa設(shè)計(jì)，在工藝允許范圍內(nèi)降低設(shè)計(jì)壓力，提高軟管質(zhì)量。

（7）2#泵原設(shè)計(jì)的三聯(lián)式活塞汽化氧泵出口管道排管方式不合理，三只氣缸出口管道匯集為一根管道后進(jìn)入出口總管，出口阻力大，且3根出口金屬軟管斜度大，非水平方式，軟管受徑向應(yīng)力大，5次爆管都是支路管道泄漏、支路焊縫開(kāi)裂。于2014年4月24日對(duì)汽化氧泵3只出口管道進(jìn)行改造。即將3只出口管道直接接入出口總管，取消3只出口軟管匯總后進(jìn)入總管形式，同時(shí)3只出口軟管以水平形式接入液氧總管，降低泵出口管道振動(dòng)。改造簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。

（8）針對(duì)金屬軟管頻繁爆管，經(jīng)討論確定采用紫銅管代替，加工3根銅制出口管備用。2013年7月將1#泵將出口軟管改為紫銅管，液氧出口匯總管加粗、加高，以減少管道彎頭，延長(zhǎng)出口管距離，現(xiàn)使用良好（見(jiàn)圖3）。當(dāng)氧槽排空具體檢修條件時(shí)，可改造液氧貯槽至液氧泵管道布局，增大活塞泵出口管長(zhǎng)度，增大緩沖。

圖2 活塞式液氧汽化泵配管改造前（左）后（右）簡(jiǎn)圖

（9）安裝阻尼振蕩器

脈動(dòng)阻尼器是一種用于消除管道內(nèi)液體壓力脈動(dòng)者流量脈動(dòng)的壓力容器，用于穩(wěn)定流體壓力和流量、消除管道振動(dòng)、保護(hù)下游儀表和設(shè)備、增加泵容積效率。根據(jù)流量、壓力、泵類型、泵轉(zhuǎn)速、泵缸數(shù)、泵相位差（多級(jí)泵）、脈動(dòng)消除率等參數(shù)選擇脈動(dòng)阻尼器選型。2013年7月1#汽化泵出口管道上安裝鋼直筒式8L阻尼器，使用效果良好（見(jiàn)圖4），主要利用容器中氣體的收縮和膨脹來(lái)吸收液體的壓力或者流量脈動(dòng)，擬近期內(nèi)2#泵安裝同類型阻尼器。

圖3 液氧活塞泵改造后布管圖

圖4 阻尼器現(xiàn)場(chǎng)圖

（10）2#泵出口處閥桿座與閥座間，銅墊圈太薄，易漏液。但兩者均采用不銹鋼材質(zhì)，通過(guò)細(xì)牙螺紋連接，安裝時(shí)螺紋極易咬絲，導(dǎo)致備件損壞.重新加工厚銅墊圈。1#泵同樣出現(xiàn)，螺紋咬絲現(xiàn)象。建議廠家提高閥桿座、閥座細(xì)牙加工精度，或更換銅材質(zhì)。

（11）操作方法改進(jìn)，降低汽化氧泵故障率。通過(guò)：

①準(zhǔn)備階段：操作人員在每一次開(kāi)車前要盤(pán)車，檢查活塞桿連接螺套及填料壓蓋。

②預(yù)冷階段：汽化氧泵預(yù)冷時(shí)間不少于15 m i n，必須待3只氣缸、3根出口管道均結(jié)霜，排液閥均排出液體時(shí)，汽化氧泵才能結(jié)束預(yù)冷。

③運(yùn)行階段：必須根據(jù)汽化氧泵出口壓力變化調(diào)節(jié)拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速，控制活塞泵電機(jī)轉(zhuǎn)速800～1000r/m i n，液氧送管網(wǎng)壓差阻力小,保證泵后液體容易進(jìn)入管網(wǎng)。每隔4h檢查活塞泵螺套及填料壓蓋是否松動(dòng)，及時(shí)緊固。

④停機(jī)階段：汽化氧泵停機(jī)后，必須即刻關(guān)進(jìn)液閥、開(kāi)排液閥，避免安全閥起跳，出口軟管泄漏。

5 結(jié)束語(yǔ)

活塞汽化泵因其固有的脈動(dòng)及后續(xù)管網(wǎng)壓力變化，振動(dòng)不能有效減緩，將對(duì)泵體及泵后管道造成較大破壞。我們通過(guò)合理布置基礎(chǔ)支撐和管卡，改造出口管布置降低泵后出口阻力，更換新型活塞泵，管道加裝脈動(dòng)阻尼器，調(diào)整操作方法等改造措施，有效緩沖和降低管道振動(dòng)，現(xiàn)活塞汽化泵運(yùn)行良好，泵后出口金屬軟管至今沒(méi)有發(fā)生爆管、泄漏現(xiàn)象，設(shè)備故障率明顯降低，設(shè)備備用有效，節(jié)省設(shè)備備件更換費(fèi)用，生產(chǎn)維護(hù)成本明顯降低。