大功率高速泵在甲乙酮装置上的应用.doc

大功率高速泵在甲乙酮装置上的应用【摘要】针对甲乙酮装置快速发展的要求，关键设备的安全运行成为关键，通过全国甲乙酮装置比较认为大功率高速泵在该类装置的反应器进料泵应用中优势较明显，所以采用该泵成为甲乙酮行业的首选。【关键词】大功率高速泵 甲乙酮装置 应用一、前言近些年，在市场需求推动下，国内一些石化企业开始扩建和新上了一批水合法生产甲乙酮装置。在甲乙酮装置中，反应器进料泵是关键的大型设备，其作用是向反应器输送压力高达6.0Mpa以上的顺反丁烯。反应器进料泵的主要工作参数如下：工作介质：顺反丁烯；密度：566kg/m3（在60 时）；黏度：0.146mPa.s（在60 时）；设 计 流 量：60-75m3/h；设计扬程：1350-1400m；泵运行方式：两开一备，连续运行8000小时/年。二、不同类型泵的应用情况及比较反应器进料泵要求的扬程很高，对应的流量较小，2004年以前的装置（抚顺石化2.5万吨/年甲乙酮装置、哈尔滨炼化3万吨/年甲乙酮装置等）大部分采用了柱塞泵，个别装置（兰州石化3万吨/年甲乙酮装置）采用了多级离心泵。而2004年以后的甲乙酮装置均采用了GSB-W5系列的高速泵。下面对以上三种泵在甲乙酮装置的应用情况做以分析和比较：1） 柱塞泵在运行中出现的问题最多，主要体现在泵出口压力脉动大，造成了管线疲劳破坏，噪声高，出入口管线振动大易引起静密封点泄漏，辅助系统（密封油泵系统和润滑油泵系统）复杂，泵本身连锁多。填料、柱塞、吸入阀和排出阀容易磨损。由于柱塞泵故障率高，而且更换时间长，配件标准化程度低且多为进口配件，严重影响了整个装置连续稳定运行，更为突出的问题是。2） 多级离心泵采用闭式叶轮，带叶轮和级间密封环，必须10级以上的叶轮级数才能满足要求。由于泵轴长，刚度小，所以运行过程中轴的变形造成密封环的磨损，因此多级泵的性能指标随着运行时间的延续逐步下降，造成电动机功率超载。根据装置需要，反应器进料泵运行过程中参数变化较大，多级泵的平衡盘产生磨损，造成整个泵机组的故障。3） 在采用柱塞泵、多级泵故障较多，影响整个装置运行的情况下，一些石化企业开始尝试使用高速泵。大功率高速泵 （北京航空航天十一所的GSB-W5型）在甲乙 酮 装 置 上 运 行，配套电动机功率为 315KW。使用情况证明，高速泵非常适应反应器进料泵的参数及装置的运行要求，运行平稳、可靠，故障率低，备件消耗量非常小。甲乙酮装置采用高速泵以后，国内的很多化工企业也采用了高速泵，取得了较好的运行效果。4） 高速泵又称部分流泵离心泵，在小流量高扬程参数范围 （低比转速），高速泵具有性能优良、可靠性高和寿命长的特点，在石油化工行业得到广泛应用。高速泵现场运行如图1所示。高速泵的过流部件和结构形状与一般离心泵不同，可以说是基于新的理论研制成功的一种新型泵。高速泵由普通电动机通过增速齿轮箱增速后驱动过流部件，增速箱是泵高速化的关键，高速机械密封、滑动轴承是高速泵能够安全、长期运行的保证。5）高速泵和柱塞泵及多级离心泵的比较如表1、表2所示。表1 高速泵和柱塞泵比较项目高速泵柱塞泵流量调节泵出口阀门调节，操作简单可靠旁通阀调节，易受侵蚀，寿命短；行程长度调节机构复杂；转速调节价格高，效率低，适应性差出口压力稳定性出口压力无脉动，不会出现管路共振等对流程造成不良损坏形成往复时压力变化，泵缸容易疲劳破坏，为稳压需要蓄能器，蓄能器气囊容易破损，防止压力过高泵出口装有安全阀；出入口管路振动大，易发生密封点泄漏，引发事故泵体积体积小，重量轻，基础工程简单，占地面积小具有高压电机、曲柄、变速箱、密封油系统、润滑油系统等机构，占地面积大效率较低较高能耗物耗耗电量相当每年消耗近30000L密封油配件及维护费用标准化配件多，互换性强，价格中等，维护费用低易损件多，进口配件价格昂贵，且进货周期长达半年，维护费用高运行连续性在线切换不影响生产，故障维修耗时短不能在线切换，一次切换影响生产40小时左右，故障时维修时间长操作维护情况操作简单，且巡检内容少操作复杂，每天需要补充密封油100L左右，劳动强度大，且巡检内容多其他标准化程度高，维护简单，成本低填料、柱塞、出入口单向阀、密封油视镜等易于磨损，更换时间长，标准化程度低表2 高速泵和多级离心泵比较项目高速泵多级泵稳定性、可靠性开式叶轮、没有前后盖板和密封环，不会因为轴的振动、弯曲、变形而使中间轴承烧研、磨损等事故，泵性能稳定闭式叶轮，带叶轮和级间密封环，轴长、易弯曲、密封环易侵蚀使泵性能下降轴向力叶轮几乎没有轴向力，齿轮箱内轴承为流体动压滑动轴承，承载能力强因密封环和平衡盘磨损而产生异常的轴向力，需轴向力平衡机构密封腔压力泵轴封处的压力与泵出口压力高低几乎无关，密封腔压力仅比泵吸入口压力高靠泵出口端轴封处压力接近泵出口压力，导致密封值大，机械密封易失效标准化零部件互换性强，标准化程度高，维护成本低标准化程度低泵体积泵体积小，结构紧凑，占地面积小，基础工程简单泵轴向长度长，占地面积大，基础工程较复杂效率基本相近价格增速箱部分价格较高，但过流部件较少，整泵价格适中转速低 （一般 3000r/min），价格一般较低三、 GSB-W5大功率高速泵的参数和技术特点1、参数，见表3表3 GSB-W5大功率高速泵的参数型号流量/（m3/h）扬程/（m）转速/（r/min）电机功率/（KW/h）GSB-W510-300300-20004000-160004002、技术特点1） 适用参数范围广，功率大。2）GSB-W5 型为一级增速卧式高速泵，其剖面如图1所示。采用小模数、高齿面硬度、高精 度的斜齿轮。图1 GSB-W5卧式高速泵主体剖面图1泵壳 2诱导轮 3扩压器 4叶轮 5机械密封6泵盖 7轴套 8油机械密封 9润滑油泵10前径向轴承 11轴承 12大齿轮组件 13联轴器14推力轴承外壳组件 15推力盘 16推力轴承17后径向轴承组件 18齿轮箱盖组件19小齿轮 20齿轮箱壳体组件3） 齿轮箱内配有双向可倾瓦推力轴承，可以承受不同方向的轴向力，配有两个可倾瓦径向轴承，可以承受很大的径向力，齿轮、轴承采用强迫润滑方式。4） 齿轮箱油路的巧妙设计：在起动前，齿轮箱油位高于高速轴轴承，起到预润滑作用，起动后齿轮轴一侧油位自动降低，避免高速泵