醇酮污水井排水泵型式优化对策

2015-08-19庄丰余辽阳石化分公司尼龙厂辽宁辽阳

设备管理与维修 2015年7期

关键词：污水泵潜水泵长轴

庄丰余（辽阳石化分公司尼龙厂　辽宁辽阳）

醇酮污水井排水泵型式优化对策

庄丰余
（辽阳石化分公司尼龙厂辽宁辽阳）

醇酮污水井作为醇酮生产外排液体的收集单元，池内含有大量高浓度易燃易爆液体和挥发性气体。普通潜水泵和液下抽水泵电器与机械部分都在液面以下工作，故障产生时易引起事故。高效防爆自吸式液下泵能有效解决此问题。

醇酮易燃易爆液下泵防爆自吸

尼龙厂新醇酮装置作为辽阳石化分公司年产14万吨精己二酸项目己二酸原料的上游生产装置，是对环己烷进行贫氧氧化生成环己醇、环己酮混合物的一个连续生产装置，2004年11月投产，设计能力年产52 500 t醇酮（按8000 h计）。

生产中因设备故障泄漏、日常检维修等原因，产生的外排介质多为易燃、易爆、易挥发液体，流经DB系统进入污水井，最后由污水泵将井内液体排到下游污水处理单元。装置投产时污水井由2台潜水泵进行排污，运行几年下来，设备故障率高，检修程序多，后期虽然对其进行过改造，但没有从根源上解决问题。综合考虑性能、安全、经济等因素，把污水泵改为高效防爆自吸液下泵更能确保安全。

一、醇酮污水井概述

醇酮污水井是醇酮生产工艺DB系统的末端单元，负责收集废液和有毒有害介质，正常情况下含有铬酸钠、洗涤油的废水，装置运行异常时含有环己烷、醇酮、一元酸（甲酸、乙酸、己酸）、二元酸（乙二酸、戊二酸和己二酸）等易燃易爆物质，装置碱洗期间年排污量达16万吨。

污水由P01、P02两台污水泵输送到下游94#污水处理单元，日常生产中运转P01排液，只有在需要大量排液时才启动P02。

表1　醇酮污水井工况参数表

二、污水泵介绍

1.早期故障及前期改造情况

装置投产初期，污水泵选用的是普通防爆潜水泵，被放置在井内距井口盖板4.5 m深处，检修时通过钢索进行提拉，出口使用金属软管与外界管线配对连接，泵入口端为防止滤框堵塞在其外部用白钢网进行二次包裹。运行中出现的设备故障大致可分3类，过滤网堵塞、机械故障及电气故障，其中滤网堵塞频率最高，仅2005、2006的2年间就检修清理18次。处理故障时必须整体提升设备，费时费力，且提升过程中易造成次生危害。

经过分析，2007年将原潜水泵改为由大连金地泵业制造生产的长轴液下泵（与潜水泵对比见图1）。长轴液下泵由电机驱动，电机用螺栓固定在电机座上，并通过弹性联轴器与泵直接传动，泵体、中间接管、泵架、出液管和管法兰以螺栓联接构成一体，固定在底板上，起支撑作用的滑动轴承是主要易损件，泵的整体通过底板安装在污水井上。优势在于工作部分沉没在液体内，轴封不存在液体飞溅、泄漏等问题，设备运转产生的轴向及径向力由滚动轴承及滑动轴承来平衡，运行无噪声，工作介质温度较高时（＞300℃），靠轴承箱部件处设置的冷却系统带走热量。长轴液下泵故障多为入口堵塞和转动部件磨损，电气部分通过井盖上部联轴器与转动部件连接，维修时可以整体拆卸。既可减轻检修工作量，又起到免除因操作电气部件带来的安全隐患。

表2　污水泵性能参数

图1　潜水泵（左）与长轴液下泵（右）结构图

2.外部条件对检修的限制

在污水井正上方6 m处和10 m处各有3根管线，管线之间间隙200 mm，管线直径500 mm。长轴液下泵泵体加电机长度足有5 m，污水井正上方没有正式吊点，每次清理滤网和处理故障时都需要25 t以上吊车配合，才可以把设备从污水井中提出，吊绳经常挂碰到管线保温层，给检修作业带来不便。另外检修前的准备工作繁杂，需要事先拆除出入口管线和外接冷却水管线，断开电机接线，这些必不可少的操作都导致故障出现后，无法第一时间处理。

3.遗留问题

原设计中的潜水泵系在一条绳索上，使用时要把水泵慢慢放入到指定位置，转动部件和电器部分都浸泡在污水内，井内是易燃易爆液体，上部有限空间内也充满着挥发性气体，一旦出现设备故障产生足够的热量或火花，会导致灾难性后果。改用长轴液下泵，电机安装在污水井外部，可避免电器部分产生的安全威胁。主要转动部件仍然工作在液面下，增设的起支撑作用的滑动轴承便成为制约安全运行的隐忧，一方面轴承与泵轴之间靠摩擦起作用，摩擦会生热，热量不及时带走，集聚到一定程度就会引起燃烧爆炸。另一方面外来冷却水供应是否及时、管路是否畅通也制约着设备平稳、安全运行。

三、污水泵改型对策

要解决这些设计遗留问题，归纳起来就是要解决2个问题，一是能否安全运行，二是减少不必要的工作量。可以把全部转动部件同电气设施一起移到井外，远近按实际需要设置，维修在地面上就可解决，不用提升泵体。另外清理过滤网可以采用可提式滤框，在井口进行。综合上述考虑，提出2种改型污水泵。

1.高效防爆自吸液下泵

沈阳格瑞特泵业生产的型号为STBZL-GZ高效防爆自吸液下泵，是把运转部件和电器部分从污水井中单独提出来，既为高效运行提高了安全性，又为检维修带来了便利。所采用的专利技术解决了机泵自吸能力差的弊端，在泵吸入段配置高效可靠的自动启停排装置，工作时装置吸入管及泵体内的空气，瞬间形成真空，介质在大气压的作用下进入泵壳内，达到设计启动液位，控制系统将泵启动，同时真空装置自动停机，调节泵出口阀，泵即可在正常状态下运行。

高效防爆自吸液下泵适用范围广，流量在3～2600 m3/h，扬程16～250 m，适用温度-39～90℃，泵整机在地面以上，安装维修方便，转动件不接触污水井内介质，安全防爆，可远离污水井安装，安全可靠，泵无介质或堵塞时自动停机，可以避免设备干运转带来的隐患，介质注满泵才启泵，避免干磨。吸上气体收集排放，安全环保。最特别的是入口滤网可提上清理，操作比较安全。同其他泵相比效率高、耗能低，与其他长轴液下泵相比节能26%，效率提高15%。缺点是多设了自动启停排装置，价格比其他同类型设备贵，因设备部件变多，增加了备件储备费用，也增加了检修难度。

2.双螺杆泵

辽宁天源泵业的双螺杆泵，属于容积式转子泵，与长轴液下泵共有的优点是泵的电气和机械部分可以整体布置在井外，双螺杆泵结构简单紧凑，先进的型面及合理的结构具有很长的使用寿命，安装使用、维修方便。泵体上采用特殊结构的安全阀可以保证运行安全可靠，为最新国家专利产品，是在吸收美国、德国、日本等同类产品的技术经验，为满足冶金、石油、化工等行业输送各种高黏度介质而设计开发的专用输送泵。输送介质可为润滑性介质或非润滑性介质，并允许含有少量微小固体颗粒，可以输送50～270 m3/h流量，出口压力0.2～1.6 MPa，适用温度＜100℃的介质。

（1）运行平稳无脉动，噪声低。由于双螺杆泵通过螺套做轴向无脉动的输送，输送过程中无剪切力、无乳化作用，不会破坏分子链结构和工况流程中的特定流体性质。由于传动依靠同步齿轮，与其他泵种相比，流量稳定、压力平稳、噪声低。尤其是双吸结构，介质在密封腔内连续运动及轴向力的自动平衡，保证了大流量输送时的稳定可靠。

（2）吸上能力强，可以代替自吸泵。由于螺杆保证了工作时介质轴向移动速度小，尤其是小导程的泵，因而泵的汽蚀余量值小，吸上能力很强，无须专门的自吸装置。泵的外置结构中采用独立传动机构，输送的介质可以是润滑或非润滑性性介质，也可以是粘稠的腐蚀介质。运动部件在工作时互相不接触，因此短时干转不会破坏泵元件，此特点给自动控制的流程提供了极大方便。干转时间受多种因素限制，一般很短。由于其恒定间隙的存在以及型线上的特点，此类泵属于非密封型容积泵，除了输送纯液体外，还可以输送气体和液体混合物，即汽液混输，这也是双螺杆泵非常独特的优点之一。