深冷液氧泵的工艺启动调试

竺洪亮，邬晓涛，杨亮英，薛加科，杜 悦，朱 腾

（重庆川仪自动化检修服务有限公司，重庆 401121）

深冷液氧泵的工艺启动调试

竺洪亮，邬晓涛，杨亮英，薛加科，杜 悦，朱 腾

（重庆川仪自动化检修服务有限公司，重庆 401121）

从深度冷冻工艺角度出发，阐述了常规大型深度冷冻装置中最为重要的液氧泵工艺操作性启动调试，并针对性提出了启动调试过程中的独到见解。

深度冷冻;液氧泵;启动调试

随着化工科技的发展，因深度冷冻装置能科学分馏出纯净的氧、氮和氩等必须的工业气体从而满足不同的工艺需求，相应的化工生产对它的要求和装机容量也越来越高。特别是液氧分馏性产品“各种工况成品氧”被人们称为化学工业的基本血液，工业界将深冷装置的容量又以X万Nm3O2·h-1度量，而液氧泵又是整个深冷过程中的关键性动力核心。几乎所有的工程技术人员一致认为深冷液氧泵“工艺简单操作难”，要科学投运液氧泵最重要的是做好基础性调试工作，而检修性调试比工艺操作性调试更为重要。下边就从工艺操作角度出发，以目前常用的大型46000Nm3O2·h－1深冷装置启动调试为例，供大家参考交流。

1 高压液氧泵的单体启动调试

1．1 启动前准备

检查高压液氧泵的电气、仪表和DCS是否正常;检查密封气压力不低于0．48MPa，调节电机吹扫气的流量为 150～200L·min－1， 使密封气进口气压比参比气压高10～20kPa;调节氧泵密封气流量大于3Nm·h－1，轴承加热器投入自动，轴承温度高于0℃;确认氧泵进出口阀全部关闭，打开液氧泵加温气进口阀、进口管吹除阀、泵后预冷排液阀、出口排液阀，排气口露点达到－62℃，加温合格，关闭相应管线进出口阀。

1．2 预冷液氧泵

当主冷液位升至2000mm时，开始液氧泵的预冷;缓慢打开液氧泵入口阀3～5圈、回流阀30%～50%，稍开吹除阀3～5圈，见液后关闭，稍开泵体回气阀（氧气／液氧）、3～5圈;打开液氧泵入口阀3～5圈、回流阀开至30%～50%，全开泵后排液阀，吹除阀开3～5圈，见液后关闭。泵体回气阀开3～5圈;液氧泵进行预冷，保持主冷液位不得下降，当排液阀有少量液体排出后即可关小，全开液氧泵入口阀及回流阀，预冷时间在2～3h之间，氧泵回气温度必须降至－155℃以下;泵开始预冷时，调节密封气进口压力使它比参比气压力高10～20kPa;预冷合格后准备开车前手动盘车一次，转动应自如，恢复电机护罩;盘车时严禁触摸DCS启动按钮及现场紧停按钮。

1．3 启动液氧泵

启动条件满足后，DCS分别启动液氧泵，液氧泵出口压力稳定后，监测泵的振动情况，密封气温度以及轴承温度等参数是否正常。当液氧泵预冷完毕时，全开进口阀;DCS开启动按钮启动液氧泵，缓慢打开出口阀，然后缓慢关回流阀，氧泵开始缓慢升压;通过变频器增加的负荷;注意液氧泵的电流、轴承温度、密封气压力、密封气漏气温度等一切应正常;增压机的负荷应与液氧泵的负荷同步进行调节，逐步加载至满负荷;液氧泵出口压力通过变频器控制。

1．4 切换液氧泵

检查备用液氧泵处于最低转速惰转;当运行液氧泵出现故障，电机停转时，另一台液氧泵联锁启动，10s备用液氧泵出口压力达到主泵停止前的转速;当运行液氧泵出现故障，压力下降时，手动停止电机，另一台液氧泵联锁启动，10s备用液氧泵出口压力达到主泵停止前的转速。检查停运液氧泵，故障排处后再次启动液氧泵低速惰转。

1．5 液氧泵停车

正常停车时，逐渐降低液氧泵负荷至最低转速，DCS上点停泵停机。长期停车关闭泵进出口阀，排净液氧泵管线和泵体液体，加温吹除合格;短期停车时，保持泵体处于预冷结束阶段，随时准备启动;此时需保证密封气继续供应。液氧泵跳车条件基本为:空冷增压机停车、液氧泵电机轴承温度高于70℃、氧气出换热器温度低于－15℃、冷箱基础温度低于－60℃、主冷箱液位低于30%、冷箱停车连锁触发、电源失电、轴温低于－25℃、氧泵出入口差压大于1MPa。跳车逻辑一般调试为当某一联锁动作，DCS将自动完成以下程控性保护:电机断电，液氧泵停止运转，回流阀打开，液氧泵进出口阀关闭，放空阀打开。当液氧泵因自身原因跳车后，另一台液氧泵自动运行。

1．6 安全技术及注意事项

当冷凝蒸发器液面达到最小规定值时，可有步骤地减少透平膨胀机的产冷量或向贮槽输送液体产品，如果空气压缩机的产量已经达到最大值，而下塔的压力仍有下降趋势时，应提前减少透平膨胀机的产冷量或向贮槽排放液体产品。

2 并联运行式液氧泵的启动调试

2．1 启动液氧泵

液氧泵并联运行启动条件满足后，以前述1．1的方式通过DCS分别启动液氧泵，控制液氧泵出口压力稳定。

2．2 氧气流量的建立

2．2．1 高压氧管道未充压工况时的流量建立

氧泵处于惰转状态，且泵出口压力稳定;氧气放空阀开60%，缓慢打开出口阀1~2圈，然后缓慢关小氧气放空阀，以高压氧管道压力与氧泵出口压力压差相差不大于0．1MPa（G）为正常。缓慢预冷氧泵出口至高压板式换热器氧通道，稳定下降到－170℃后，缓慢逐渐全开氧泵出口阀，控制高压板式换热器端面温差小于6℃。

2．2．2 高压氧管道在充压工况下的流量建立

2台氧泵均处于惰转状态，且泵出口压力稳定;关闭氧气放空阀缓慢打开高压空气与高压氧气之间的连通阀，以高压氧管道压力比氧泵出口压力压差高 0．1MPa（G）为正常，充完后关闭;缓慢全开1台氧泵出口阀，此时应配合调整V421开度，控制高压板式换热器温差小于6℃。缓慢全开另一台氧泵出口阀，使此液氧泵处于备用状态。

2．2．3 高压氧泵升压，高压氧气建立流量

氧管道压力稳定后，逐渐通过变频器增加负荷，同时缓慢关回流阀控制泵出口压力，注意液氧泵的电流、轴承温度、密封气压力、密封气漏气温度等一切应正常;逐渐打开氧气放空阀，提高氧气流量，增压机的负荷应与液氧泵的负荷同步进行调节，逐步加载至满负荷;调节液氧泵变频器提高泵的转速，缓慢增大泵出口压力，调整氧管道压力到额定压力和流量稳定后将投自动。打开氧气送出旁通阀，对氧管道缓慢进行升压，待氧气送出阀前后压差小于0．5MPa（G）时，缓慢打开该阀。

2．2．4 两套空分并氧操作及退出操作

一套空分稳定运行供应氧气，另一套空分并入氧气的操作。并入氧气的空分装置液氧泵在惰转状态时通过DCS缓慢开启氧气送出阀至全开状态，然后调整氧泵变频和回流阀开度，通过放空建立稳定的流量，压力稍低于另一套空分装置提供氧气的压力，然后根据后续需要氧气量的增加，逐渐调整放空阀的开度，维持稳定的流量和与另一套空分装置基本一致的压力;根据后续减少氧气量的数值，逐渐通过放空阀维持先前稳定运行时的供氧气，当另一套空分完全满足供气要求后，空分装置液氧泵可根据要求进行减变频操作，降低供应氧气压力直至氧气供气完全退出管网;并氧与退出操作时两套空分装置必须紧密配合协调一致来完成操作。

2．3 正常运行过程中精馏工况的调整

按要求，将分析记录仪表投入;按各分析点数据，对精馏工况进行调整;在调整时，产品取出量维持在设计值的80%左右;当工况稳定后，可加大产品取出量到规定值，将污氮气纯度维持在规定指标上;氧气产品的产量、纯度、压力均达到指标时逐渐把氧气从放空管路切换到产品输出管路上;注意主冷液氧液面应保持稳定，不能下降，必要时，可增加透平膨胀机的产冷量。

2．4 积液调整阶段安全注意事项

当预冷液氧泵时，液氧一定要向安全的区域排放，以免发生危险;液氧泵出口阀门绝对不允许在反向高压力差的情况下开启，否则容易导致阀门损坏;预冷阀千万不可以在压力大于1．0MPa（G）下操作;在液化阶段，膨胀机的出口温度尽可能保持较低，但不低于－172℃。

2．5 并联制液氧泵的停车调试

2．5．1 氧分馏停车

根据工艺要求，准备停止向系统供产品气，把仪表空气系统切换到备用仪表空气管线上;停止向系统供产品高压氧气;液氧泵缓慢减量减负荷，直至降低到最低转速，停液氧泵，同时根据高压氧气压力和流量的降低，及时降低高压空气压力和流量，缓慢关闭高压氧气送出阀。膨胀机逐渐减负荷，回流阀缓慢全开，喷嘴关至膨胀机转速降到约10000r，停膨胀机;增压机各段出口回流阀缓慢打开，增压机缓慢降负荷，空压机缓慢降负荷，但空压机出口压力保证不要低于0．45MPa。集控人员与现场人员配合，切换分子筛再生气流路，用阀后的空气再生;缓慢关小阀门，开大液空进上塔阀，将下塔液空逐渐打入上塔，当下塔液空液面降为零时，关闭出口阀。如果下塔重新出现液体时，继续上述操作，直至下塔液位为零;缓慢关小空气进下塔空气阀;逐渐关闭空气进下塔空气阀;当上塔压力全部卸完后，排空阀必须关闭;打开主冷排液阀、液氧泵排液阀进行排液;排液完毕后静置2h，然后开始加温。膨胀机的加温可在停膨胀机后开始;缓慢打开空气进下塔空气阀，对分馏塔进行全面吹除的同时对分馏塔进行全面加温;分馏系统加温至常温后加温结束，关闭冷箱上所有阀门，分馏塔内部维持微正压状态;控制室人员与现场巡检人员联系，缓慢关闭增压机进口阀，现场打开增压机临时补气阀;分子筛程序暂停;停预冷系统。在空冷塔出口压力比较高时[≥0．42MPa（G）]，可先手动关闭水冷塔进水阀，当水冷塔液位下降至300mm时停低温水泵（冬季环境温度低时，打开水冷塔进水管道的倒淋排干净水，防止进水管道冻结）。同时，手动调节空冷塔液位调节阀，利用空冷塔内的压力排出空冷塔底部的水，当空冷塔内压力≤0．42MPa（G）时，停常温水泵（常温水泵停运后，打开常温水进水管道最低点倒淋防止冻结）;关闭分子筛所有阀门;停汽轮机，停止原料空气压缩机、空气增压机。

2．5．2 液氧泵停车

正常停车时，通过变频器逐渐降低液氧泵负荷至最低转速，同时回流阀缓慢全开，DCS上点击“停液氧泵”。同时高压空气的压力和流量配合调节;长期停车时，关闭泵进出口阀，排净液氧泵管线和泵体液体后，静置30min，然后缓慢微开加温气阀，缓慢加温，直至加温吹除合格;如遇短期停车且有密封气供应的情况下，可保持泵体处于预冷结束阶段，随时准备启动。

2．5．3 液氧泵临时停车

一台液氧泵故障停车后，另一台冷备中的液氧泵会在10s内启动，维持先前的运行状况，此时需注意调整高压空气的压力与流量，使高压板式换热器正常工作;如果2台氧泵都不需要运行，则需要重新调整高板的换热工况，同时调整机组高压空气压力和流量。

3 注意事项

低温液体不允许在容器内低液面蒸发，低温液体在主冷存放时，主冷碳氢化合物按正常频次分析，在线分析不能停，如果主冷里面碳氢化合物分析超标或当主冷内剩下正常液位的20%时，必须全部排放干净。在室外气温低于零度时，停车后需把容器和管道中的水排尽，以免冻结;空分装置经过长期运转，在分馏塔系统的低温容器和管道可能产生冰、干冰或机械粉末的沉积，阻力逐步增大。因此，在每次停车后或者运转2年后，必须对分馏塔进行加温解冻以去除这些沉积物。

4 结语

在将上述启动调试技术推广应用于众多深冷高低压液氧泵的开车过程中，验证了该技术的科学、合理性，而且启动调试中的变通性极强，适宜各种工况和运行方式下的工艺性启动调试，值得进一步推广和应用。

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Process Start Debugging of Cryogenic Liquid Oxygen Pump

ZHUHo ng-liang，WUXiao-tao，YANGLiang-ying， XUEJia-ke，DUYue， ZHUTeng
（Chongqing Sichuan Instrument Automation Engineering Overhaul Service Co．，Ltd．，Chongqing401121， China）

T H 3

B

1671-9905（2011）09-0070-04

竺洪亮（1974-），男，本科，工程师，浙江嵊州人，主要从事自动化检修与管理相关工作，重庆川仪自动化检修服务有限公司，手机:13309122588，Email:xlf8899000＠126．com

2011-05-24