一起中压液氮泵故障分析及处理

覃家忠

（广西钢铁集团有限公司气体厂，广西防城港 538001）

1 设备简介

广西钢铁气体厂1#40 000 m³/h 机组BP-39/280型中压液氮泵是杭州新亚低温科技有限公司生产的低温液体泵，主要由电机、中间座、泵头及仪电附件组成，密封形式为机械密封，输送介质为液氮，电机转速3 300 r/min，采取变频启动，流量39 m³/h，扬程280 m，进口压力0.02～0.4 MPa。BP-39/280 型液氮泵为离心式低温液体泵，是利用叶轮旋转产生的离心力使液体的压力升高而达到输送的目的。它的工作介质虽然是一种沸点很低、极易挥发的液体，但在良好的保冷条件下，液氮是流动性好、并且十分清洁的流动介质，它的运动规律和一般的流体相同。

2 故障现象及原因分析

2.1 故障现象

BP-39/280 型中压液氮泵为全新设备，试车调试阶段频率加到45 Hz，出口压力升至2～2.5 MPa，满足使用要求，投入正常使用。约两周后开始发现泵体有明显异常振动、异响，且有越发严重的趋势，甚至能直观感受到进出口管道以及水浴式汽化器振动明显，立即停机并解体进行检查，叶轮、泵轴均有不同程度的碎裂、损伤，叶轮、蜗壳表面呈现少量微小坑洞，表面也不再光滑。

2.2 原因分析

根据泵损伤的情况分析，初步判断为汽蚀导致泵体损伤。由于泵输送的液氮是处于饱和状态的，因此在由贮槽向泵送液的过程中，由于压力损失使液体出现部分汽化形成气泡，进入泵内的实际上是液氮和氮气的混合体，而气泡因泵的升压快速破裂，以至于在泵内局部点温度和压力显著升高，即汽蚀。泵长期在这样的状态下运行，极易造成损伤。

由于气体厂仍处于试生产阶段，液氮贮槽液位仅2 m 左右，贮槽底部距离泵进口管中心线高度为0.8 m，则理想状态下泵入口压力为：

理想状态下按2 m 液位计算的泵入口压力几乎与泵进口设计的最低压力0.02 MPa 相等，此外泵入口管道的保温未完成，并且此时天气炎热，室外温度达到了32°C 左右，液氮遇热急剧汽化，并且管道、弯头、阀门等处的阻力也会导致液氮压力的损失，实际泵入口压力要低于0.02 MPa，液氮泵入口液氮压力低，静压头不足，这是导致汽蚀的主要原因。

3 处理措施

根据泵体损伤原因分析结果，从提高泵入口压力、改善液氮入口条件等两方面着手制定了有效的针对性措施。

3.1 提升泵进口压力

发现液氮泵故障后立即组织维修，同时气体厂1#40 000 m³/h 制氧机组开始投产，机组运行状况良好，液氮贮槽液面稳定上升，再次启动液氮泵时液氮贮槽液面已经达到了7 m 左右，此时理想状态下泵入口压力为：

高于泵进口设计的最低压力0.02 MPa，并有足够裕量。

3.2 改善液氮进口条件

在满足使用要求的前提下对进口管道进行优化改造，缩短泵入口管道长度总共0.6 m，减少弯头1 个，对优化改造后的管道进行吹扫、干燥，并按设计图纸对管道进行良好的保温处理，最大限度地降低液氮入口阻力以及气化量。

4 运行状况评价

一切工作准备就绪，缓慢地打开进液阀、回流阀，关闭出口阀，液体流进泵腔，开始预冷，保持密封气吹扫机械密封，在干燥的同时防止冷量沿泵轴传到电机轴承。待泵头完全结霜后，手动盘车，正常无卡阻。回流阀开度30%，点动验证转向无误后正式启动电机，频率从5 Hz 逐步加到45 Hz，出口压力逐渐升到2.0 MPa，缓慢打开出口阀，同时关闭回流阀，压力稳定在2.0 MPa，电流稳定在75 A，电机前后轴、泵头无异响，无异常振动。运行20天以来，列为重点点检设备，未发现异常状况，液氮泵能够正常稳定工作。

5 总结

BP-39/280 型中压液氮泵为离心式低温液体泵，在良好的保温状态下与普通离心式液体泵的工作原理相同，为了保证泵能够平稳、可靠地运行，并且延长设备本体及附件的寿命，必须创造满足设备各项技术参数的条件，将可能对泵运行不利的条件逐一优化，并且严格按照操作规程、维护规程做好设备的使用及日常维护。