空分设备循环粗氨泵常见故障及处理

空分设备循环粗氮泵常见故障及处理
司小艳
摘要：阐述豫光金铅空分设备循环粗氫泵发生的几种常见故障，分析汽蚀、轴封漏液、机械故障和变频器故障等的原因和处理方法，重点描述轴封漏液的原因及密封气含水造成的漏液现象。

关键词：空分设备；循环粗氮泵；汽蚀；轴封漏液；变频器故障；处理
河南豫光金铅股份有限公司（以下简称：豫光金铅）建有4000、6000.10000.15000m3/h4套空分设备，均采用透平膨胀机膨胀制冷、全精憎制氮外压缩流程。

对于制氮流程来说，循环粗氮泵（简称氮泵）是非常重要的设备，下面总结一下笔者这些年所遇到的氮泵故障和处理方法。

1氨泵汽蚀
一般来说，正在运行的氮泵很少出现汽蚀。

对于汽蚀的处理也很简单，开泵前通过泵后吹除阀吹除即可。

现分析几种可能造成汽蚀的原因。

1.1粗氨I塔底部液位过低
正常运行时，粗氮I塔底部液位都有一个控制阀门，通过回流阀或粗氮I塔去粗氮II塔的送液阀（以下简称：送液阀）来控制液位稳定。

在操作中，可适当把粗氮I塔底部液位控制得略高一点，以提高泵的汽蚀余量。

但液位因为会有波动，不应过高，过高会堵住粗氮进气口造成进气不畅。

1.2粗氟塔氮塞
粗氮塔氮塞时，因粗氮I塔负荷明显降低，对于由送液阀控制粗氧I塔底部液位的空分设备来说，回流阀未及时开启，虽然液位自动控制阀跟踪信号并联锁关小送液阀，但仍可能会因为跟踪滞后等原因，粗氮I塔底部液位过低，从而造成氮泵汽蚀。

1.3备用氟泵预冷时汽化压力高
在预冷备用氮泵时，泵的前后吹除阀开度过小，如果预冷产生的汽化压力高于运行泵的进口压力，也会造成运行泵汽蚀。

豫光金铅6000m3/h空分设备就曾经岀现过此类情况。

1.4启动氟泵时加温气未关
氮泵在备用时，为保持处于常温状态，会用加温气加温。

准备启动前的操作：先关闭加温气，再对氟泵进行彻底预冷，之后才允许启动。

如果操作人员未关闭加温气直接预冷启动，就会造成氮泵汽蚀。

1.5运行中吹除阀管道结霜
氮泵运行中吹除阀管道结霜，压力高，安全阀启跳造成氨泵汽蚀。

2氨泵轴封漏液
豫光金铅的空分设备均采用进口卧式单级离心泵，氮泵的轴密封是充气迷宫密封，是由许多铜环和垫片组成的一系列有规则的节流间隙和膨胀空腔。

密封气与渗透的低温液体在密封腔和旋转轴之间，通过介质的黏性摩擦以及能量的转化产生逐级节流效应，从而实现密封。

氨泵的轴密封如图1所示。

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充气迷宫密封是一种非接触式气体动力密封,
其结构特点为直通型迷宫，结构简单，形状很像梳
齿。

在泄漏通道内有许多齿或槽组成迷宫式的间隙,
当低温液体经过每一个密封齿时，流体经间隙高速
进入环形空腔后，突然膨胀而产生强烈的漩涡，使
低温流体的大部分能量转化为热量而汽化。

该汽化
的气体压力逐级下降，与外界提供的压缩密封气体
在迷宫密封段的某一部位建立压力平衡从而达到密
图1氮泵的轴密封结构示意图
封的目的。

密封气经一精密减压阀减为压力后进入迷宫，与从叶轮轮背泄漏（也经过一段密封器）的气体 一起从混合气排放口以P M 排出,正常情况下，P.n 比P 。

（叶轮轮背压力，参比气压力）高0.1〜0.2 bar （1 bar = 0.1 MPa ）, P… 比 P oul 高 0.1 〜0.2 bar 0
2.1氟泵的轴或密封故障
氮泵的电机轴承损坏造成轴跳动与迷宫密封摩擦磨损，磨损严重时就会出现跑冷严重甚至漏液现象, 即使调大密封气压力也不能解决，这时就需要按照说明书要求更换、调整间隙。

2.2密封气压力低
密封气压力过低，起不到密封作用，也会造成轴封处漏液。

调节密封气压力至正常值即可。

一般来说，要求控制密封气压力高于参比气压力0.1〜0.2 bar,参比气压力高于放空气压力0.1〜0.2 bar 。

如果密封气压力过高，密封气会窜漏进入泵内；如果放空气压力太低，则会造成放空管线跑冷。

因此一定要严格控制这3个压力。

2.3密封气含水
氮泵的密封气一般使用氮气或仪表空气。

豫光金
铅15000 m 3/h 空分设备曾发生过一次因密封气含水造
成轴封漏液的故障。

15000 m 3/h 空分设备原先采用仪
表空气作为密封气，在一次紧急停车过程中，临时使 用仪表空压机来供应仪表空气，在故障消除重新启动 后,切换成自身仪表气（密封气系统流程如图2所示）,
I V A I V A 自身仪表
气
1X I X 外供仪表气仪表气管网自身空压机 含湿仪表气水气混合进入仪表气管网
吹除阀图2原密封气系统流程氮泵运行过程中岀现了轴封漏液的现象。

原因是在停
车时使用仪表空压机提供的仪表空气中含有水分，而
氮泵运行一段时间后，残留的水分在轴封处逐级冻结， 造成密封气无法进入迷宫密封，最终轴封一直漏液。

处理方法:用纯化后的干燥空气对仪表管道进行吹扫，
并用露点仪测量直至合格；改造密封气，使用高压氮 气或氮泵后的液氮汽化成氮气作为密封气。

3氨泵变频器故障
现在氮泵均采用变频器控制，由DCS 系统操作。

当变频器出现故障时，因为变频器本身具有智能性, 会根据故障的情况进行微调，在超出微调范围时会发生运行中的氮泵停运的情况。

这时可根据变频器显 示屏上显示的故障原因加以分析处理，根据故障原因决定氮泵能否再次启动。

如果再次启动不成功，就
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需尽快预冷、启动备用泵，检查变频器，并及时检修处理。

4机械故障
4.1电机风扇故障
电机后端一般有一台220V风扇对氮泵主电机进行降温，该风扇出现故障，如果发现不及时，则会造成主电机发热停运。

因电机定子线圈内有PTC保护功能，当定子温度达到150°C时，PTC接线常闭点断开使变频器停运主电机。

如果发现及时可增加一临时降温装置，用一电风扇对电机进行强制降温，同时预冷备用氮泵准备启动；也可将损坏的220V风扇拆下，换成塑料风叶直接套在主轴上降温，但务必注意这种情况不能在低频下长时间运行。

4.2氮泵低温管线漏液
冷箱内氮泵管道法兰或止回阀处垫片断裂漏液，会造成冷箱壁冻裂，必须扒砂处理。

4.3回流阀执行机构卡死
回流阀执行机构卡死时，在DCS系统上即使全关回流阀，氮泵后压力仍然不上升，而即使送液阀开至正常工作时的开度，粗氮I塔底部液位仍上升。

这时必须检修回流阀。

5控制线路故障
(1)低压电跳闸，氮泵闪停。

(2)雷雨天气，电网波动，造成氮泵闪停。

(3)反馈信号故障：①反馈信号正常，但现场氮泵有突停、突启现象。

更换反馈信号的中间继电器后正常。

豫光金铅10000m'/h空分设备曾发生过此类故障。

②氮泵运行正常，DCS系统上无反馈信号。

豫光金铅6000n?/h空分设备曾出现过此情况。

6000m%空分设备的送液阀和回流阀均与氮泵有联锁，即只有在氮泵运行时才允许操作这两个阀门。

当2台氮泵都无反馈信号时，这2个阀门的电磁阀失电且均全开至100%,无法动作。

这种情况的处理方法：紧急预冷备用氮泵，且做好停运制氮系统的准备。

(4)控制回路故障，会导致氨泵自停或不断启停。

这时应由电工检查控制回路，必要时更换电气元件，并且切换氮泵运行。

6结束语
循环粗氮泵在空分设备中的作用至关重要，需要精心操作与维护。

巡检时要注意电机散热风扇或塑料风叶的降温情况；电机轴承要定期更换；系统停机时做好配电柜和变频器的拆检、清灰、维护工作；保证密封气的压力严格符合比例要求。

维修过程中严格按照生产厂家的使用说明书要求调整好各个装配间隙。

所有的努力都是为了保证设备正常高效运行。

氮泵故障多种多样，笔者才疏学浅，难免有不足之处，但多学习，多总结，早发现隐患，完美处理问题，这才是最终目的。

作者简介：司小艳，女，1976年生，技师，大学本科，毕业于大连铁道学院(现大连交通大学)，现为河南豫光金铅股份有限公司6000m3/h空分设备运行班长。

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