趙蘭剛，李 君，邱文波

［新能鳳凰 （滕州）能源有限公司，山東滕州 277527］

0 引 言

新能鳳凰 （滕州）能源有限公司 （簡稱新能鳳凰）有2套甲醇精餾系統(tǒng) （甲醇精餾Ⅰ系統(tǒng)和甲醇精餾Ⅱ系統(tǒng)），2套甲醇精餾系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，即甲醇合成工段生產(chǎn)的粗甲醇分別進(jìn)入2套甲醇精餾系統(tǒng)，粗甲醇經(jīng)精餾后，得到的產(chǎn)品送往罐區(qū)銷售。正常生產(chǎn)過程中，2套甲醇精餾系統(tǒng)分別與2套甲醇合成系統(tǒng)相對應(yīng)，也可以相互切換。甲醇精餾Ⅰ系統(tǒng)于2009年12月投產(chǎn)，甲醇精餾Ⅱ系統(tǒng)于2011年10月順利投產(chǎn)，2套甲醇精餾系統(tǒng)投運(yùn)以來，總體來說運(yùn)行平穩(wěn)。但甲醇精餾Ⅰ系統(tǒng)和甲醇精餾Ⅱ系統(tǒng)多年的生產(chǎn)運(yùn)行中存在一個(gè)問題，加壓塔回流泵 （磁力泵）相較于其他磁力泵的檢修率和損毀率高，開停車期間要比正常運(yùn)行期間更容易出現(xiàn)損壞。而甲醇精餾系統(tǒng)所采用的其他廠家或同廠家的磁力泵——甲醇精餾Ⅰ系統(tǒng)常壓塔回流泵、中間罐區(qū)精甲醇輸送泵、罐區(qū)出售精甲醇泵，同為大連海密梯克泵業(yè)有限公司生產(chǎn)；甲醇精餾Ⅱ系統(tǒng)常壓塔回流泵、中間罐區(qū)精甲醇輸送泵，同為丹東克隆集團(tuán)生產(chǎn)，卻運(yùn)行平穩(wěn)，未出現(xiàn)類似情況 （常壓塔回流泵連續(xù)運(yùn)行1.5a以上不檢修，聲音及各項(xiàng)指標(biāo)均正常；中間罐區(qū)精甲醇輸送泵、罐區(qū)出售精甲醇泵2a以上不檢修，各項(xiàng)指標(biāo)正常，運(yùn)行平穩(wěn)）。為此，新能鳳凰從磁力泵損壞案例中查找原因和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找到了加壓塔回流泵檢修率和損毀率高的原因，并長時(shí)間、一步步地對甲醇精餾系統(tǒng)進(jìn)行工藝和操作優(yōu)化，使加壓塔回流泵運(yùn)行周期和運(yùn)行狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn)，檢修率和損毀率大幅下降。現(xiàn)總結(jié)如下。

1 甲醇精餾系統(tǒng)加壓塔回流泵簡介

1.1 加壓塔回流泵的工作原理

新能鳳凰甲醇精餾Ⅰ系統(tǒng)加壓塔回流泵共3臺，其中2臺為丹東克隆集團(tuán)生產(chǎn)、1臺為大連藍(lán)科泵業(yè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)；甲醇精餾Ⅱ系統(tǒng)加壓塔回流泵共2臺，同為丹東克隆集團(tuán)生產(chǎn)。加壓塔回流泵主要由泵頭、磁力傳動器 （磁缸）、電機(jī)等零部件組成，磁力泵磁力傳動器由外磁轉(zhuǎn)子、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子及不導(dǎo)磁的隔離套組成，軸承為碳化硅軸承。當(dāng)電機(jī)帶動外磁轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場能穿透空氣隙和非磁性物質(zhì)帶動與葉輪相連的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子作同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)動力的無接觸同步傳遞，將易泄漏的動密封結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為零泄漏的靜密封結(jié)構(gòu)，即泵軸、內(nèi)磁轉(zhuǎn)子被泵體、隔離套完全封閉，從而杜絕 “跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。

1.2 加壓塔回流泵的技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

新能鳳凰甲醇精餾系統(tǒng)加壓塔回流泵采用的是M N C型軸向吸入、徑向排出的臥式單級離心泵，所輸送的介質(zhì)為精甲醇，流量122m3／h，揚(yáng)程75m；甲醇精餾Ⅰ系統(tǒng)所配防爆電機(jī)為M C N F型，電機(jī)功率37kW；甲醇精餾Ⅱ系統(tǒng)所配防爆電機(jī)為C A N型，電機(jī)功率45kW；潤滑油為46＃汽輪機(jī)油。

加壓塔回流泵泵軸和驅(qū)動軸之間由磁力聯(lián)軸器連接，驅(qū)動軸上的外磁轉(zhuǎn)子和泵軸上的內(nèi)磁轉(zhuǎn)子之間有1個(gè)不導(dǎo)磁的隔離套。驅(qū)動軸有2個(gè)深溝球軸承，油脂潤滑。泵軸兩側(cè)安裝的是碳化硅滑動軸承，由泵輸送的介質(zhì)潤滑，具有使用壽命長和故障率低的特點(diǎn)，在泵不需要輸送介質(zhì)時(shí)，可以通過回流管路維持其連續(xù)運(yùn)行。

輸送的液體從泵的入口進(jìn)入葉輪，經(jīng)葉輪加壓后，從出口排出。泵的葉輪處開孔，從泵主流液中分離出一部分分流液，分流液在磁力泵的運(yùn)行中非常重要，一方面起著帶走驅(qū)動組件產(chǎn)生的熱量的作用，另一方面還起著潤滑滑動軸承及平衡軸向力的作用，分流液流過驅(qū)動組件后進(jìn)入轉(zhuǎn)子腔，最后經(jīng)轉(zhuǎn)子腔和軸孔返回到泵的入口。

1.3 加壓塔回流泵碳化硅軸承的優(yōu)缺點(diǎn)

新能鳳凰甲醇精餾系統(tǒng)加壓塔回流泵軸承采用的是碳化硅軸承，碳化硅軸承具有耐化學(xué)腐蝕、耐磨、耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度高、自潤滑性能好、摩擦系數(shù)小、抗高溫蠕變、導(dǎo)熱系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)碳化硅軸承又有以下缺點(diǎn)：一是熱膨脹系數(shù)小，碳化硅熱膨脹系數(shù)是不銹鋼的1／4，當(dāng)介質(zhì)溫度較高時(shí)，與其配合的不銹鋼件產(chǎn)生間隙或過盈會導(dǎo)致軸承損壞；二是碳化硅較脆，其斷裂韌性是不銹鋼的1／50，受到?jīng)_擊力作用時(shí)容易碎裂，特別是棱角處。

2 磁力泵損壞案例

2.1 案例一 碳化硅軸承碎裂

2017年8月29日，因處理生產(chǎn)中的問題，甲醇精餾系統(tǒng)停車，13：50停甲醇精餾Ⅱ系統(tǒng)加壓塔回流泵 （P 5205 A），14：07停甲醇精餾Ⅰ系統(tǒng)加壓塔回流泵 （P 5205 C），停泵后發(fā)現(xiàn)甲醇精餾Ⅰ系統(tǒng)P 5205 C、甲醇精餾Ⅱ系統(tǒng)P 5205 A均盤不動車，拆檢發(fā)現(xiàn)加壓塔回流泵碳化硅軸承碎裂。類似這種問題已出現(xiàn)過多次，且甲醇精餾系統(tǒng)開停車時(shí)碳化硅軸承碎裂問題尤為突出。

設(shè)備技術(shù)人員和運(yùn)行人員結(jié)合生產(chǎn)狀況查找、分析原因時(shí)發(fā)現(xiàn)，在加壓塔物料溫度較高和加壓塔系統(tǒng)壓力較高時(shí)停加壓塔回流泵，停車后不及時(shí)盤車，就會導(dǎo)致停車2h以后盤不動車的情況出現(xiàn)。原因是在較高的系統(tǒng)壓力和較高的物料溫度下停泵，停泵后用于驅(qū)動組件冷卻潤滑的分流液也停止了，分流液起不到帶走驅(qū)動組件產(chǎn)生熱量的作用，也起不到潤滑滑動軸承的作用，較高溫度和壓力下泵熱脹造成其動、靜部件結(jié)合，最終導(dǎo)致碳化硅軸承脹裂。

當(dāng)出現(xiàn)加壓塔回流泵盤不動車的情況時(shí)，一定不能借助外力或是強(qiáng)行盤車，這樣只會造成碳化硅軸承碎裂粉化。正確的處理方法是：工藝處理后，聯(lián)系檢修人員拆泵，對軸上的彈簧圈和碳化硅軸承檢查，一般不會有大問題，即使是碳化硅軸承有問題，也是有裂紋，不會粉碎。

從事故的處理和分析中我們認(rèn)識到，要避免類似問題的出現(xiàn)，需注意以下幾點(diǎn)：① 甲醇精餾系統(tǒng)停車時(shí)，不要在較高的系統(tǒng)壓力和溫度下停加壓塔回泵流，而是要及時(shí)停蒸汽，停蒸汽后減小回流量，使加壓塔的溫度和壓力緩慢下降，這樣加壓塔回流泵的驅(qū)動組件有一個(gè)相對平穩(wěn)的降溫過程，避免過早停泵熱脹而導(dǎo)致泵的動、靜部件結(jié)合，繼而導(dǎo)致盤不動車；② 停車時(shí)，如果加壓塔回流槽的液位不足以延續(xù)回流泵繼續(xù)泵送回流液，且系統(tǒng)溫度、壓力較高，可提前開大加壓塔回流槽的冷卻循環(huán)水，借用冷卻水對回流液進(jìn)行降溫，降低回流液溫度，再循環(huán)5min后?；亓鞅?，以降低驅(qū)動組件的溫度；③停泵后，如果短時(shí)間內(nèi)甲醇精餾系統(tǒng)不重啟，加壓塔的溫度出現(xiàn)上漲，需借助回流液降溫時(shí)，要充分排氣后再開泵，同時(shí)也要打開加壓塔回流槽冷卻器的循環(huán)水，避免出現(xiàn)甲醇精餾系統(tǒng)停車后多次開、?；亓鞅媒禍?。

2.2 案例二 內(nèi)外磁缸損毀

新能鳳凰發(fā)生過多次加壓塔回流泵開車后不久泵有異常聲音不得不倒泵的情況，倒泵后拆檢發(fā)現(xiàn)，不僅加壓塔回流泵碳化硅軸承碎裂粉化，且軸磨損，內(nèi)外磁缸損毀，隔離套也損毀。

經(jīng)分析，原因如下：長時(shí)間備用過程中備泵泵體內(nèi)的流體不流動，甲醇處于常溫狀態(tài)，倒泵或開啟備用泵時(shí)由于暖泵不充分，驅(qū)動組件受熱升溫快；甲醇精餾系統(tǒng)長時(shí)間停車后重啟，若蒸汽加入量大或升溫過快，泵熱脹造成其動、靜部件結(jié)合摩擦，最終導(dǎo)致碳化硅軸承碎裂粉化；碳化硅軸承碎裂粉化后，若停泵或倒泵不及時(shí)，會導(dǎo)致軸發(fā)生磨損，以及磁缸、隔離套的損毀。

從事故的處理和分析中我們認(rèn)識到，要避免類似問題的出現(xiàn)，需注意以下幾點(diǎn)：① 甲醇精餾系統(tǒng)開車時(shí)，蒸汽加入要緩慢，加壓塔升溫升壓要平穩(wěn)，避免泵驅(qū)動組件升溫過快；②啟泵時(shí)要充分暖泵，使泵各組件溫度緩慢上升，避免升溫過快引起泵熱脹，繼而導(dǎo)致動、靜部件結(jié)合摩擦，如果回流槽內(nèi)的回流液溫度高，可借助回流槽冷卻器循環(huán)水降溫；③啟泵時(shí)要充分排氣，避免泵內(nèi)氣體進(jìn)入驅(qū)動組件，引起泵潤滑降溫液缺少，繼而造成泵損壞；④啟泵時(shí)要稍開出口閥，避免泵內(nèi)甲醇溫度快速上漲導(dǎo)致甲醇汽化，汽化的甲醇進(jìn)入驅(qū)動組件后，不但不能起著潤滑滑動軸承的作用，而且還會造成泵振動大，繼而導(dǎo)致碳化硅軸承碎裂粉化，軸發(fā)生磨損，以及磁缸、隔離套的損毀。

3 加壓塔回流泵易損壞的原因分析

將加壓塔回流泵與常壓塔回流泵、中間罐區(qū)精甲醇輸送泵、罐區(qū)出售精甲醇泵的運(yùn)行工況和輸送介質(zhì)參數(shù)進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)加壓塔回流泵所輸送的介質(zhì)溫度高、壓力高，泵容易發(fā)生汽蝕，這是造成泵容易損壞的主要原因。當(dāng)泵發(fā)生汽蝕后，用于潤滑和冷卻的甲醇介質(zhì)汽化或部分汽化，分流液夾帶氣體，氣體進(jìn)入泵腔驅(qū)動組件之后，不能有效帶走熱量，起不到對泵腔驅(qū)動組件降溫的作用，造成泵腔內(nèi)組件溫度快速上升，繼而引起碳化硅軸承脹裂。

另外，當(dāng)泵內(nèi)甲醇由于各種原因溫度過高部分汽化時(shí)，甲醇?xì)怏w進(jìn)入泵腔驅(qū)動組件之后會引起泵振動加劇，這是引起磁力泵碳化硅軸承損壞的另一主要原因。碳化硅軸承碎裂后，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)或是繼續(xù)運(yùn)行，很容易造成其他驅(qū)動組件磨損，嚴(yán)重時(shí)造成軸損壞以及磁缸、隔離套損毀。

再者，泵啟動前灌泵排氣不徹底，會使?jié)櫥?、冷卻介質(zhì)量不足，這也是造成加壓塔回流泵碳化硅軸承碎裂的原因之一。

4 工藝及操作優(yōu)化

4.1 工藝優(yōu)化

（1）減少不必要的管路附件 （如彎頭）等，以減小加壓塔回流泵吸入管路的壓力降。

（2）由于加壓塔的精甲醇是由泵入口管線采出，應(yīng)保持并穩(wěn)定泵入口管線的精甲醇采出量，避免大量采出精甲醇而引起泵的汽蝕。

（3）加壓塔回流槽冷卻器冷卻水管路保持適當(dāng)?shù)拈_度，避免進(jìn)入泵內(nèi)的甲醇液體因溫度過高而出現(xiàn)汽化，或是在加壓過程中出現(xiàn)汽蝕。

（4）在2臺加壓塔回流泵出口增加小回流暖管管線，一是防止備泵由長時(shí)間備用狀態(tài)轉(zhuǎn)為常溫狀態(tài)啟泵時(shí)引起其驅(qū)動組件快速升溫而損壞；二是改善加壓塔回流泵運(yùn)行狀態(tài)，防止泵出口管道積聚甲醇?xì)怏w，有利于減少汽蝕問題。

4.2 操作優(yōu)化

（1）磁力泵不能無液空轉(zhuǎn)，否則會引起驅(qū)動組件缺少潤滑液、冷卻液而發(fā)生損壞；泵啟動前一定要灌泵排氣徹底。

（2）泵啟動前要多盤車，讓分流液充分進(jìn)入泵腔內(nèi)，避免泵腔內(nèi)有氣體存在。

（3）泵運(yùn)行過程中避免發(fā)生汽蝕。具體措施：開停車期間系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，適當(dāng)投用回流槽的循環(huán)水，以降低泵入口輸送介質(zhì)的溫度；啟泵時(shí)，連接泵入口管線采出調(diào)節(jié)閥F V 5210要及時(shí)關(guān)閉，避免采出精醇量大導(dǎo)致泵吸入量不足而發(fā)生汽蝕；啟泵時(shí)將泵出口閥和出口調(diào)節(jié)閥稍開，避免啟泵后甲醇溫升過快汽化而引發(fā)汽蝕。

（4）泵運(yùn)行過程中避免驅(qū)動組件半干摩擦和干摩擦的發(fā)生。具體措施：備泵在備車中要保證入口閥全部打開，以避免備泵內(nèi)沒有甲醇液盤泵造成驅(qū)動組件干摩擦；維修后的泵要充分灌液、慢盤車，使驅(qū)動組件緩慢升溫，避免發(fā)生干摩擦；加壓塔回流泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，一旦有異常聲音出現(xiàn)，要及時(shí)倒泵檢查，避免驅(qū)動組件磨損而導(dǎo)致隔離套、磁缸、軸損壞。

（5）泵運(yùn)行過程中避免其發(fā)生振動。高溫甲醇液體在葉輪進(jìn)口處因一定的真空度會發(fā)生汽化，汽化的甲醇?xì)馀菰谝后w質(zhì)點(diǎn)的撞擊下破裂產(chǎn)生巨大沖擊力，使葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝落、泵劇烈振動，軸向平衡遭到破壞，繼而導(dǎo)致泵軸承、轉(zhuǎn)子或葉輪損壞，這是加壓塔回流泵故障發(fā)生的常見原因。避免發(fā)生汽蝕和保證驅(qū)動組件內(nèi)一定的甲醇循環(huán)量是防止泵振動最好的方法。

5 結(jié)束語

實(shí)踐表明，加壓塔回流泵選用磁力泵，完全避免了甲醇的泄漏，使生產(chǎn)運(yùn)行安全、可靠，但由于生產(chǎn)操作中對磁力泵的認(rèn)識不足，種種原因?qū)е麓帕Ρ玫膿p壞時(shí)有發(fā)生。我們通過對磁力泵損壞案例的分析、處理和總結(jié)，找到了問題的根源，并通過工藝和操作的優(yōu)化改善了加壓塔回流泵的運(yùn)行狀況，降低了加壓塔回流泵的檢維修量。今后我們將進(jìn)一步提高加壓塔回流泵的操作水平，以更好地保障甲醇精餾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。