分子筛输送泵上量不稳故障分析及改进

朱辉（兰州石化公司，甘肃　兰州　730060）

分子筛输送泵上量不稳故障分析及改进

朱辉（兰州石化公司，甘肃兰州730060）

针对三套分子筛生产装置二交分子筛输送泵13/7、8频繁发生上量不稳，造成后系统产品质量产量波动的故障，通过对工况，输送泵及其出入口管线，阀门等阻力分析计算，找出了故障发生的原因，并提出了相应的改进措施，实现设备平稳运行，保证装置的连续生产。

浆液输送泵；上量不稳；气蚀；管阻

1　设备概况

三套分子筛浆液输送泵13/7、8所在流程是将分子筛二交交换罐的分子筛浆液输送至二交滤机进行交换洗涤。自装置2009年10月扩能改造投产以来，此泵所在使用过程中，频繁发生上量不稳情况以及机封泄漏故障，最严重时平均使用周期约为5.6天。岗位操作人员频繁切换及处理，最高为8次/班，平均3-4次/班。上量不稳会造成滤机滤饼厚度不均，影响交换洗涤效果，造成收率降低等后果，对分子筛产量及质量造成影响。

该泵基本工况为：浆液温度为60～90℃，固含量为180～250g/L。最大流量：6m3/h.

设备型号为：LJB65-40-50，扬程38m，转速：2950rpm，电机功率：11KW。

2　原因分析

2.1故障分析

在过滤器使用初期，浆液中固相无大颗渣子。由以上计算可知，泵不会发生汽蚀。在流量为6m3/h，液位2m时，泵出口实际实际扬程为40m，而泵出口水头损失hwout=39.45m，泵扬程仅高于泵出口线水头损失1%；考虑到泵壳体、口环、叶轮等的磨损，出口阀门未全开，罐内液位逐渐下降等情况下，扬程会小于泵出口水头损失。此段时间，泵的主要故障应为上量不稳。

但在实际工况下，由于浆液中会存在一定渣子，罐内虹吸口及过滤器会因为渣子逐渐积累而使泵入口水头损失增大。在过滤器使用中期，泵入口处压力会进一步降低。原泵的进料方式为侧向吸入，叶轮为闭式，机械密封内装。当泵内负压过低时，机械密封动环弹簧背压会降低，导致密封面预紧力下降。由于介质为固相颗粒的浆液，颗粒容易进入密封面，导致空气进入壳体，引发上量不稳、抽空导致机械密封烧。

在过滤器使用后期，过滤器及罐内虹吸管积渣过多时，泵入口压力Pa会下降，导致NPSHa＜NPSHr，从而产生汽蚀。造成实际使用中的泵上量不稳、机械密封失效、振动异响、叶轮壳体磨损等情况发生。

2.2改进措施及效果

2.2.1出入口管程及工况改进

为了减缓或消除泵的故障，从以下几个方面做了改进：

（1）将泵入口由虹吸管改为直接从罐底排空阀进入，目的是消除虹吸管口水头损失，缩短入口管程。

（2）利用交换罐互相切换间隙，对罐底渣子清理，并及时清理过滤器，过滤器筛板网眼孔径由原来的Φ6扩大至Φ8，延缓过滤器中渣子对筛板的堵塞，延长过滤器使用周期，减小水头损失，但这样会导致结焦堵塞泵出口角阀。

（3）叶轮前端增加诱导轮。

（4）将流量计由原来DN25改为DN50，减少由角阀至滤机的弯头数量，减小出口管头损失。

（5）将交换后浆液温度降至≤80℃后，进行输送；

（6）采用变频器控制。

降低转速能有效降低泵汽蚀余量。

效果：汽蚀及上量不稳现象减少，但不能消除。交换罐液位高于1.5m时，流量较为平稳。但交换罐液位较低时，流量仍然不稳。

2.2.2利用装置闲置泵更换其中一台输送泵

对比效果:

（1）流量在Q=6m3/h时，原有泵出口压力为0.4MPa时，临时泵出口压力为0.6MPa；

（2）同样工况下，原有泵在介质温度≥80℃时，有气蚀现象发生，抽空时伴有机械密封失效情况发生；临时泵基本没有气蚀现象发生，只有在抽空情况下，伴有出口压力低，上量不稳情况发生；

（3）维修情况：

临时泵轴承箱轴承失效原因为此泵轴承箱轴承润滑为脂润滑，在转速为2950rpm的情况下，必须频繁加注，维护要求较高。

机械密封失效原因是，动静环距离叶轮过远，自冲洗情况差，机械密封容易发生干磨，O型圈容易碳化。

效果：临时泵上量稳定性好，但维修时间较长，且一般为大修，机封容易发生干摩，O型圈碳化频繁。

改进：对机械密封改装冷却水套，并利用变频控制，能明显改善叶轮的使用周期，最长使用周期为60天。

2.3设备更新

2.4.1选型要求

根据输送泵使用情况，并比较临时泵和原有泵使用情况，作出以下要求：

（1）更新泵汽蚀余量（NPSHr）≤2.2m；

（2）轴承箱为润滑油浸润式润滑；

（3）新泵必须有对机械密封的冷却冲洗装置；

（4）平滑的性能曲线（H-Q）

2.4.2设备更新后使用情况新设备在2012年7月更新后，设备的上量不稳、机封泄漏故障大幅下降，平均运行周期达110天左右。

3　结语

泵扬程不足是导致分子筛输送泵上量不稳的主要原因。因此泵改进后，泵的故障率大幅下降。

由于更新泵额定扬程较泵出口压力降有一定富余量，且通过闸阀角阀等调节流量相当于增加了出口压力降，浪费了能量。因此，根据流体力学相似理论，降低离心泵转速，可调整泵出口压力及流量。降低设备转速之后，即可降低设备输出功率，又能使叶轮、机械密封、轴承等在相对低速情况下运转，延长设备使用寿命，减小振动，使设备运行更加平稳。

同时，对于泵的入口，目前过滤器为T型过滤器，其弊端为料渣过滤后，会沉积到筛板上，堵塞筛板，造成管阻。因此，可设想降过滤器改为篮式过滤器，减小料渣对筛板的堵塞。

［1］付东康吴绍祖何霄嘉倪晋仁.FCC催化剂生产中分子筛浆液的分散性能.石油化工.，2006，36（2），151-155.

［2］徐宝东.化工管路设计手册.北京.化学工业出版社，2011.1，4，27-24.

［3］姜培正.过程流体机械.北京.化学工业出版社，2001.1，155.