PTA装置BG502高速泵运行问题分析与改进

袁 婧

(西南石油大学电气信息学院，成都 610500)

PTA装置BG502高速泵运行问题分析与改进

袁 婧

(西南石油大学电气信息学院，成都 610500)

中国石化洛阳石化PTA装置加氢反应单元的进料泵多次出现抱轴故障，通过技术分析改造，在现场增加了高速泵轴承温度检测装置，并在DCS上增加温度显示记录、报警和手动紧急停机功能，从而实现了高速泵轴承温度检测、报警和紧急停机保护功能。

离心泵 抱轴故障 轴承温度检测 远程停机 高速泵电流限制

离心泵广泛应用于电力、冶金、煤炭及建材等行业，用于输送含有固体颗粒的浆体。为了使离心泵在工业生产过程中发挥更优异的性能，刘江涌和余伟邦介绍了输液用离心泵及其选用原则和步骤[1]，朱辉则阐述了LJB型离心泵壳体腐蚀原因及防护[2]，杨军虎等基于Bezier曲线确定离心泵叶片流线及包角的方法[3]，而潘淑平等则对XGH6-100型离心泵叶轮进行了改造[4]，曾勇对离心泵轴承箱排油孔进行了改造[5]。

中国石化洛阳石化PTA装置自2003年扩能改造后，其加氢精制单元的4台加氢反应进料泵曾多次出现抱轴停机故障，对整个装置的稳定运行带来了很大的影响。为了保证PTA装置的安全连续运行，需加强对高速离心泵运行状态的监测，以便在发生抱轴故障之前发出预警，进而由操作人员采取有效措施保护设备，避免发生严重的机械事故。

中国石化洛阳石化PTA装置由氧化单元、精制单元和公用工程系统3部分构成。在精制单元，将粗对苯二甲酸溶解于水，由进料泵BG502向加氢反应器输送浆料，其主要杂质4-CBA通过加氢还原和结晶析出后离心分离；浆料固体经过再打浆和过滤，最终干燥；母液由母固回收系统进行冷却过滤；最后将固体浆料与母液重新打浆再循环到氧化反应段，并回收母液中部分有机物以降低生产成本[6]。

装置正常生产时反应器进料泵开启3台留一台备用，生产负荷提高时4台全开。若正常运行时出现一台进料泵故障停机，将会造成产率波动或下降，严重时可能导致进料切断。BG502A/B/C/D泵转速高达16 800r/min，属于高速泵，发生机械故障多为抱轴或轴承磨损，严重时则会导致电机损坏。BG502高速进料泵在加氢装置中的工艺位置如图1所示。

图1 BG502高速进料泵在加氢装置中的工艺位置

2 BG502运行问题分析

PTA装置精制单元共有高速泵4台(BG502A/B/C/D)，高速泵运行情况对精制单元的正常生产十分重要。近年来高速泵多次因机械抱轴故障而停机检修，不但严重影响装置的平稳运行，导致产率波动，且其机械维修和配件购买费用较高。经过多次现场维修和记录检查，总结得出导致抱轴且轴承温升过高的原因是轴承磨损、负荷过大、轴承变形及润滑不良等。由于高速泵的机械部件磨损和变形导致抱轴停机不仅维修耗时且耽误正常生产，对整个加氢反应单元甚至整套PTA装置产率的影响不能小觑。所以必须对设备进行定期检修，通过及时更换配件，及早发现问题并及时排除机械故障，从而减少因机械故障导致的抱轴停机次数。表1为笔者总结的高速泵BG502典型故障的记录与分析。

表1 加氢进料泵故障记录与分析

综合分析得出，当重载高速转动设备开停过频、负荷调整频繁或超负荷运行时，很可能会导致转动设备机械劳损、轴承变形或磨损，进而导致运行状况恶化，引起轴承温度、润滑油温度异常快速升高，短时间内发生抱轴损坏。此外，润滑油质量差，润滑不良也会导致润滑效果降低使得轴承磨损加剧、电机电流增大，最终导致高速泵抱轴故障[7]。

3 改进措施

针对机械运行劳损、轴承变形及润滑不良等诱因，在每台高速泵的润滑油管道出口处增加一台一体化温度变送器进行温度检测，信号引进室内并在DCS上进行监测记录，结合装置正常生产时的工艺参数，在DCS内设置这4台高速泵的温度高限、高高限报警，增设远程手动紧急停机功能。现场一体化温度变送器将温度信号传至DCS，在DCS上对4台高速泵的轴承温度实现监测与报警，在轴承温度出现高高报警时，操作人员手动紧急停泵。BG502A改造后的停机联锁回路接线如图2所示。

图2 BG502A改造后停机联锁回路接线示意图

针对超负荷诱因的防范，需在DCS上通过组态组成进料流量调节与高速泵电流限制的选择保护控制方案，实现在高速泵限制负荷下的正常流量调节，一旦负荷增加到电机电流限制值时，控制回路切换到电流限制保护控制，直到恢复到限制电流以下才切换到正常进料流量调节，从而避免超负荷导致的机械故障。高速泵驱动电流限制保护与进料流量调节选择控制回路如图3所示。

图3 高速泵负荷低选控制回路

生产过程中，要求操作人员严格操作规程，将生产负荷控制在正常范围内，严禁频繁启停操作，减少频繁调整负荷，避免流量调节范围过大，进而防止高速泵进料超出最大流量限制。加强现场巡检，定期对润滑油抽取送检，并且定期更换润滑油，以避免润滑不良导致轴承磨损。

技改措施实施后，BG502高速泵的抱轴机械损伤现象大为减少，PTA装置实现了平稳运行与生产优化的同时也节省了高额的维修成本。

4 结束语

高速泵是PTA装置的重载高速转动设备，各类诱因导致机械损坏或抱轴事故，不但加大了维修强度与维修成本，又危及到生产设备的安全。面对故障状况，需要认真统计与分析生产、设备及维护等多方面的信息记录，进而有针对性地进行改造与加强管理，从根本上消除故障并解决问题。由于生产装置自动化水平的提高，为实现精准检测、高限报警、超限联锁、保护控制及紧急制动等安全措施，提供了可能与便利。而且只有通过精细与优化生产管理，进一步完善工艺流程，消除高速泵荷载与生产负荷需求的制约矛盾，才能保证高速泵的长期稳定运行。

[1] 刘江涌,余伟邦.输液用离心泵及其选用原则和步骤[J].化工机械,2012,39(4):533～535.

[2] 朱辉.LJB型离心泵壳体腐蚀原因及防护[J].化工机械,2011,38(4):495～496.

[3] 杨军虎,孙庆冲,张建华,等.基于Bezier曲线确定离心泵叶片流线及包角的方法[J].化工机械,2011,38(5):568～571.

[4] 潘淑平,王振,孟祥胤.XGH6-100型离心泵叶轮的改造[J].化工机械,2011,38(2):245～246.

[5] 曾勇.离心泵轴承箱排油孔改造[J].化工机械,2011,38(5):620～623.

[6] 陆德民.石油化工自控控制设计手册[M].北京:化学工业出版社,2000:195～197.

[7] 范晓琦.高压溶解器进料泵电机频繁抱轴的原因和改进[J].聚酯工业,2008,21(1):42～44.

TH311

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1000-3932(2016)02-0200-03

2015-11-13(修改稿)