提高重接触塔底泵的安全稳定性.docx
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提高重接触塔底泵的安全稳定性
提高重接触塔底泵的安全稳定性
一、简介
在天然气深冷装置中，制冷单元和分馏单元是装置的主要生产单元，是决定装置最终产品质量的单元，重接触塔底泵作为衔接制冷单元和分馏单元的关键设备，是保证生产连续进行和产品质量的前提之一。
高尚堡油气处理厂25×104m3/d天然气处理装置在日常运行过程中，由于重接触塔底泵断断续续出现运行不平稳的问题，较大程度的影响了安全生产。
为此，我们成立QC小组，对影响重接触塔底泵运行的问题进行攻关，以确保装置的安全稳定运行。
小组概况：
表1小组成员
姓名
性别
小组职务
职称或职务
牛金泉
男
组长
技师
杨晓华
男
副组长
技师
李明宇
男
成员
助工
梁飞
男
成员
技师
李建政
男
成员
技师
陈键材
男
成员
助工
马德庆
男
成员
维修工
二、选题理由
理由1：
设备运行稳定性及操作安全性的要求。
重接触塔底泵断断续续存在着运行不平稳问题，同时存在停机后启动困难、启机用时过长等问题，严重影响了装置的安全平稳生产，也增加了操作人员的劳动强度。
理由2：
重接触塔底泵出现的故障较多，其零部件达不到最大使用寿命，维护周期变短，维护成本增加。
为此，我们QC小组将“提高重接触塔底泵的安全稳定性”作为攻关方向。
三、现状调查
重接触塔底泵在工艺流程中的主要作用是将制冷单元重接触塔中的低温液体进行增压并输送到分馏单元，作为脱乙烷塔的中上部进料，从而实现液体的分馏处理，重接触塔底泵是制冷单元和分馏单元进行工艺连接的关键动设备，其功能流程如下。
图1重接触塔底泵功能简图
重接触塔内液体经过滤器过滤后进入泵内增压，再经泵出口调节阀（重接触塔液位控制阀）的调节分成两路，一路作为脱乙烷塔的进料，一路回流到重接触塔以控制其自身液位。
另外，泵的逆循环管路将泵的循环冷却液引回重接触塔的气相区。
液体的具体流向如下图所示。
逆循环管线
图2液体流向图
重接触塔底泵共两台，是立式逆循环型（RW-M型）多级屏蔽电泵，内部结构比较复杂（如图3所示），泵内有两个主轴承和两个辅助轴承，材质均为石墨，易磨损，泵利用自身输送的低温液体对石墨轴承进行润滑以及对电机进行冷却。
因此，不允许出现断流或长时间流量不足等情况，否则将影响泵的使用寿命。
图3RW-M型屏蔽电泵内部结构图
但是，在实际的操作及泵运转过程中，石墨轴承发生磨损的情况较频繁，并引起泵内其它部件出现故障，从而增加了对泵维护的工作量和维护成本。
而由于重接触塔底泵本身结构比较复杂，对装配的精度要求较高，因而维修难度较大。
由于重接触塔底泵在投产初期就发生过汽蚀现象，我们曾对重接触塔系统进行过工艺改造，提高了重接触塔压力，减少了重接触塔底泵产生汽蚀的问题，提高了重接触塔底泵的运行稳定性。
但是2009年以来，重接触塔底泵的故障次数较以往有所增多，启动操作时间也比以往要长，不仅达不到屏蔽电泵所应有的使用寿命，还增加了操作人员的劳动强度和操作的不安全性。
经过我们对重接触塔底泵2009年的运转和维护情况进行调查和统计，得到了以下的一些数据。
表2是2009年上半年重接触塔底泵出现轴承磨损较为严重时的故障统计，表3是从2009年5月至8月期间的启泵操作时间统计。
表22009年上半年重接触塔底泵故障统计表
泵号
故障描述
故障原因
石墨轴承寿命
1#
轴承烧坏严重、有裂纹，叶轮磨损，轴套磨损，转子磨损，定子屏蔽套出现划痕
缺液造成轴承磨损
1964h
1#
轴承烧坏，部分叶轮及导叶有磨损
缺液造成轴承烧坏
2036h
表32009年5月~8月启机用时统计表
启机日期
09.5.14
09.6.20
09.7.12
09.7.13
09.8.1
09.8.5
启机用时/min
75
50
60
80
60
90
通过表2及表3可以看到，泵石墨轴承寿命较短，启泵操作用时较长。
重接触塔底泵的轴承平均使用寿命只有2000h左右，远达不到设计的寿命要求，且两次故障都比较严重，不仅石墨轴承烧损，同时也有部分叶轮甚至转子、定子受到影响。
在正常操作过程中，包括泵体预冷、灌泵和排气在内，启泵用时应该在35分钟以内，而实际却超过50分钟，甚至更长，严重影响了装置的连续平稳运行。
根据调查，导致启动操作用时长和轴承使用寿命短的主要原因表现是泵不上量或缺液。
四、目标设定
经过我们对重接触塔底泵现状和实际生产的需要进行分析，制定了以下活动目标：
1．提高重接触塔底泵的使用寿命，使石墨轴承的平均使用寿命延长至3500小时以上。
2．缩短重接触塔底泵启动所需时间，从50分钟以上降低到30分钟以内。
五、原因分析及要因确认
1、原因分析
经过现状调查可知，泵体缺液是导致重接触塔底泵启机用时过长以及轴承使用寿命短的主要原因，为此，我们从人、机、料、法、环五个方面展开分析，寻找导致泵体缺液主要原因。
环境温度高
液体有杂质
图4原因分析图
2、要因确认
表4要因确认表
序号
末端因素
确认
方法
验证分析情况
验证人
是否
要因
1
人员操作技能不高
现场
调查
操作员工经培训考核合格后才允许上岗操作，持证上岗率100%
梁飞
非要因
2
巡检不到位
现场
调查
岗位员工每小时进行一次现场巡检，中控室对现场设备数据严密监控
杨晓华
非要因
3
连续运转时间过长
调查
分析
每两个月倒运一次设备，泵连续运转时间不超过两个月
陈键材
非要因
4
工艺流程不合理
现场
调查
现场流程合理，不存在问题
李明宇
非要因
5
装配不当
调查
分析
维修及维护时严格按要求装配
马德庆
非要因
6
液体有杂质
现场
调查
根据现场对过滤器的检查看，过滤器中有杂质，此杂质为泵轴承磨损的石墨，经逆回流返回重接触塔，再经入口管线进入过滤器，造成堵塞使泵出现抽空
李建政
要因
7
环境温度高
现场
调查
泵体机其工艺管线有保温层，不受环境温度影响
李明宇
非要因
8
使用配件不合格
调查
分析
所有配件经过检验，有出厂合格证
牛金泉
非要因
9
气量波动大
现场
调查
冬季外输用气量增大，系统来气量减少，易使重接触塔顶压力产生波动，此情况可以通过调节消除，对泵影响不大
杨晓华
非要因
10
操作方法不符
现场
调查
由于泵本身结构复杂，常规的启动操作方法无法将泵内气体排放干净，容易造成泵不上量
梁飞
要因
11
频繁启停
现场
调查
频繁启停会严重影响泵的使用寿命，但正常运行中不存在此种情况
李明宇
非要因
六、制定对策及实施
1、制定对策
表5对策表
序号
要因
对策
负责人
1
液体有杂质
液体中的杂质主要是轴承磨损产生，因此，通过对TRG表对轴承实时监测，掌握轴承磨损情况，定期对入口过滤器进行清洗，消除堵塞，防止吸入流量不足而产生缺液现象
李建政
梁飞
2
操作方法不符
调整一般的操作方法，先对泵进行足够时间的预冷，然后灌泵，逐一将泵体叶轮、电机端以及管线内的存气排干净
杨晓华
梁飞
2、对策实施
（1）定期清理泵入口过滤网。
根据对过滤器堵塞的情况分析，其杂质主要是轴承磨损产生的石墨在低温下与输送液体形成的化合物。
为此，我们加强了对TRG表及入口过滤器运行指示情况的监控，入口过滤器进出口压差接近0.1Mpa时，对过滤器进行清理，当TRG表值增大接近黄区时对泵的轴承进行检查维护。
（2）适当调整启动操作方法。
原来对停机时间较长的重接触塔底泵进行操作时，预冷和灌泵同时进行，预冷时间较短，轻烃液体中易挥发的轻组分容易汽化，造成泵内存气较多，在排气不彻底的情况下启泵较易产生泵不上量，会导致石墨轴承因缺液而快速磨损。
当泵运转几十秒或更长时间后，进行停机操作，此时泵内液体停止流动，由于电机运转产生的热量无法带走而对泵内液体进行加热，轻烃产生汽化，则需等泵体降温后才能再次排气启泵，从而大大增加了启泵用时。
我们经过分析，适当地调整了操作方法。
在正常的倒泵操作时，如果出现不上量情况，则把正在运行的泵先停下来，将重接触塔液位调节阀和回流阀手动关闭，同时全开泵的出口阀。
灌泵排气后启泵，逐渐打开回流阀（开度不要过大），待泵上量后手动逐渐打开重接触塔液位调节阀（相当于外输阀），调到10%左右，同时逐渐关小回流阀，调至合适开度，待重接触塔液位稳定后将重接触塔液位调节阀调至自动控制。
对停机时间较长的重接触塔底泵进行操作时，先利用自身输送的低温液体对泵进行提前预冷20分钟，减少液体汽化的可能性，然后逐一将泵体叶轮、电机端以及管线内的存汽排干净，再进行启泵操作，整个过程所用时间不超过30分钟。
实践证明，此种方法实用有效，减少了启泵时因泵不上量而导致启泵用时过长问题的出现，降低了启泵操作的劳动强度和危险性。
七、效果检查
经过我们将以上措施的逐一落实和改进，由改进的各项措施的实施情况反映，我们达到了预期目标。
措施实施后，2009年12月1#重接触塔底泵因TRG表指针接近黄区而进行保养，以下是保养时所统计的数据。
表62009年12月1#重接触塔底泵故障数据统计
泵号
故障描述
故障原因
轴承使用寿命
1#
轴承有磨损，两个叶轮及三个导叶有轻微磨损
启停频繁，导致轴承磨损
4000h
经分析，造成此次1#重接触塔底泵出现轴承磨损的主要原因是：
主要由于装置及生产上的其它因素影响1#增压泵启停次数较多，从而加速了轴承的磨损。
然而，轴承使用寿命比原来明显增加。
我们将活动前后的故障维修数据进行对比：
表7活动前后1#重接触塔底泵故障数据对比
泵号
故障描述
故障原因
轴承使用寿命
活动前
1#
叶轮磨损，轴承磨损严重有裂纹，轴套磨损，转子磨损，定子屏蔽套出现划痕
缺液造成轴承磨损
2000h
活动后
1#
轴承磨损，两个叶轮及三个导叶有轻微磨损
启停频繁导致轴承磨损
4000h
由对比可知，活动后重接触塔底泵的轴承寿命明显增加，石墨轴承的使用寿命达4000小时。
同时我们将活动前后启泵用时进行了统计对比。
表82009年11月~12月启机用时统计表
启机日期
09.11.3
09.11.9
09.11.19
09.12.6
09.12.10
09.12.29
启机用时/min
30
23
25
26
22
27
可见，启机用时比原来的50分钟有所缩短，实现了启机用时控制在30分钟内的目标。
八、效益评价
经过我们QC小组的此次活动后，解决了设备操作及运行过程中存在的一些问题，很好的提高了重接触塔底泵运行的安全稳定性，取得了较好的效益。
1、经济效益
通过活动，在一定程度上降低了重接触塔底泵的故障次数，延长了设备使用寿命，降低了设备的维护成本，实现了降本增效的目的。
按每年运行8000小时计算，原来每年要对重接触塔底泵更换4次轴承、叶轮等，严重时还需要更换转子，年总修理费用需要12万元。
活动后，轴承寿命可达4000小时，每年只需维护两次，且只需对轴承及部分叶轮进行更换，每年总维护费用在3万元左右。
由此每年可节约维护费用9万元。
2、社会效益
（1）降低了设备启动操作时间，降低了设备操作和维护人员的劳动强度。
（2）减少了设备运行不稳定给生产带来的影响，确保了装置的平稳、连续运行，为保质保量地完成液化气等产品的生产任务提供了保障。
九、巩固措施
为巩固取得的成果，防止生产设备出现同类问题，进一步提高重接触塔底泵以及整套装置运行的安全稳定性，采取以下措施：
1．加强对员工的设备知识培训，使各设备操作及维护人员掌握更多的设备知识，真正做到四懂三会，提高设备操作和维护水平。
2．定期对设备进行状态监测，掌握设备的运行状况，及时对存在的设备问题进行处理。
3．加强日常巡检和维护，保证设备的正常运行。
十、总结及下步打算
重重接触塔
经过此次活动，我们提高了重接触塔底泵运行的安全稳定性，达到了QC小组的活动目标。
我们将对目前取得的经验进行推广，并逐步解决其它重要设备存在的问题，为安全生产打下牢固的基础。
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