热水循环泵损坏原因分析及改进措施

马文礼，刘俊生，余 强，于永恒，樊安宁

（1.中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆克拉玛依 834003；2.神华新疆化工有限公司，新疆乌鲁木齐 831400）

0 引言

LDPE（Low Density PolyEthylene，低密度聚乙烯）装置是引进德国巴塞尔（Basell）公司Lupotech TS 高压管式法工艺技术，该技术以乙烯为原料，丙醛或丙烯作为调整剂，以过氧化物为引发剂，采用单点进料4 段反应聚合方式，在250～310 MPa 高压状态下生产低密度聚乙烯均聚产品[1]。本装置主要由压缩单元、聚合单元、挤压风送单元及公用工程辅助设施构成，设计年操作时间为7600 h，平均产量为35.5 t/h，共引进牌号18个，包括高透明膜、收缩膜、冷冻膜、农膜、电缆料、注塑料、涂覆料、发泡料等。

1 热水泵简介

1.1 低压热水系统（HWL）

低压热水罐V1801 设有热水循环泵P1801A 和P1801B，用于热水循环（温度为160～180 ℃）。主要用于反应器R1301 R1到R3 的最后一区，反应器R1301R4 和软产品冷却器E1401。在循环过程中，聚合物/工艺气的热量被移除，热水返回到低压热水罐V1801 进行闪蒸，产生蒸汽。低压热水罐V1801 的压力控制器控制热水系统的温度为产生蒸汽的饱和温度，通过释放额外的蒸汽到内部低压蒸汽总管来实现[2]。

2 典型故障案例

2018 年2 月26 日22:54，聚乙烯一班控制室操作人员发现DCS 画面高循可燃气体报警AI_11100 报警，班组人员立即去现场进行确认。班长通过视频监控发现高循冒蒸汽，立即赶往现场共同确认，发现高循A 侧冷媒DN40 旁通管线出现泄漏现象。控制室操作人发现，P1810B 泵因液位低联锁停车并手动触发SP3A（装置停止聚合反应，一次机、二次机循环），向调度及中心值班领导汇报。因为冷媒系统停车，二次机中冷器E1210A 和E1210B 无冷却介质，导致其出口温度TI12043A/B/C（2oo3）联锁触发EP1 全线停车。高循冷媒泄漏点隔离结束，全员返回热水厂房接循环水、工业水给P1801B、P1802A 机封自冲洗管线及换热器冲洗降温，同时采取临时措施欲将机封冷却换热器的换热介质由冷媒切换成循环水。低压热水泵P1801B 因轴承非驱动端振动VI_18112 联锁（H：6.2 mm/s；HH：10 mm/s）停车。为保护中压热水泵P1802A，现场立即手动停止其运行。冷媒系统V1810 补水至液位75%，启动P1810A 恢复各机泵冲洗，并要求动设备检查所有运行机泵机封工况。在确认P1801B 盘车及各辅助系统（润滑油、冷媒等）正常后启动P1801B 示，现场进行检查监测，泵运行均正常。但在运行10 min 后听诊检查有异常，现场立即停止P1801B 运行，拆检后发现机泵轴承损坏。

3 原因分析

3.1 管理因素

（1）高循A 侧冷媒跨线因冻凝导致破裂，造成冷媒罐V1810 液位迅速下降，导致冷媒系统紧急停车，P1801B 自冲洗无法撤热，轴承非驱动端振动VI_18112 高高联锁停机后，装置未对振动原因进行充分分析和检查，启泵运行，导致泵轴与口环卡死，泵轴无法正常拆卸，只能破坏性拆卸泵轴，导致泵轴损坏。

（2）备用泵P1801A 进出口只设置1 道蝶阀（进口管径800 mm，出口管径600 mm），且蝶阀密封不严（泵入口压力为1.0 MPa、出口压力为2.7 MPa），不能实现泵体的隔离排空。导致每次低压热水泵检修时需停运此系统，并将此系统水倒空、降压、降温。同时，新疆地区冬季气温低（最低约-30 ℃），低压热水系统管道未设计有伴热、反应器夹套未设计低点排净，存在冻裂风险。因此，前期未将备用泵P1801A 的管道进行复位，导致P1801B 带病运行造成事故扩大。

（3）冷媒系统停车后，未及时果断对P1801B 采取停泵处理，而是采取临时降温措施勉强维持机泵运行。

（4）聚乙烯装置工艺技术规程、岗位操作卡缺少P1801B 冷媒中断的具体应对措施，岗位操作人员没有明确的操作依据。

3.2 设备本身结构因素

（1）P1801B 叶轮口环与壳体口环间隙、轴套与密封口环间隙只有0.4 mm，热膨胀后口环间隙将变的更小，在启停泵过程中泵轴振动位移高于口环间隙，极易导致泵轴口环、轴套卡死[3]。

（2）P1801B 泵体口环、叶轮口环、轴套及配合的密封口环的材料均为316L，硬度较低且配合口环没有硬度差，口环间隙、轴套与密封环间隙内有微小颗粒物进入后容易卡涩，导致泵无法转动[4]。

4 改进措施

4.1 管理方面

（1）修订完善《聚乙烯装置岗位操作法》和《聚乙烯装置工艺技术规程》，将低压热水泵P1801A 和P1801B、中压热水泵P1802A 和P1802B 的生产运行保护操作写入相关操作法或规程。

（2）在现有流程的基础上，烯烃生产中心增加了应急循环水与冷媒切换流程，一旦冷媒系统出现问题即可快速切换至循环水，保证热水厂房各机泵正常运行。

（3）加强员工的教育培训，提高岗位操作人员工艺操作及应急处置过程中设备保护意识，保障设备长周期运行。

（4）各中心组织排查工艺技术规程、岗位操作法存在的漏洞，并及时补充完善，确保各项工艺操作都有明确的依据。

4.2 设备本体方面

（1）将原来的316L 不锈钢口环材料升级为3Cr13 不锈钢，增强口环强度。

（2）将口环间隙由0.4 mm 放大至1.5 mm，单侧间隙调整为0.75 mm。

（3）深沟球轴承的允许偏斜角相对于角接触球轴承大得多，在稍有偏斜的情况下，承载的滚珠数量较多，发热量就较小[5]。因此，将该泵的轴承可更换为6312C3 型深沟球轴承，该轴承能完全承受泵转子的残余轴向力，增大抗偏斜能力。

5 结束语

通过对泵P1801 故障损坏典型案例进行详细分析，找出该泵频繁发生故障的根本原因，并制定相应的改进措施，从设备的结构以及管理等诸多方面做了改进，彻底解决了该泵频繁损坏的难题，不仅节约了设备的维修成本，而且有效延长了机泵的运行时间，对防止装置生产波动及事故扩大，保证装置安全平稳运行具有积极作用。自实施改进措施以来，该泵运行一年内未发生设备故障，因此本次改造非常成功，效果明显，可以为国内相关设备人员处理类似问题提供借鉴和参考。