高压泵入口过滤器堵塞原因分析

李云（中石油江苏液化天然气有限公司，江苏 南通

226400）

LNG 接收站采用的高压泵属于潜液式多级离心泵，泵与电动机整体安装在容器内，容器相当于泵的外壳，通过进出口法兰与输配管道相连。为确保下游高压泵及气化设备运行正常，根据厂商文件要求，在高压泵入口安装60目过滤器（处理精度0.25mm）,防止杂物异物进入泵体，堵塞或者卡住叶轮，并设有压差计供监测过滤器堵塞情况。

1 接收站增压外输流程

储存在储罐中储罐中的LNG由低压泵输出，一部分进入再冷凝器用于冷凝BOG，剩余一部分进入再冷凝器旁路，二者汇合并输送至高压泵增压至10Mpa 左右，经气化器ORV（或SCV）换热气化后外输，再经如东分输站计量系统计量后进入西气东输管网。

2 过滤器堵塞原因分析

2.1 过滤器堵塞发生的背景

江苏LNG接收站配备有7台高压泵于2011年投产使用。在历次度冬保供期间日外输量平均每天达到3200万方/天，6台高压泵处于运行状态，站内储罐处于频繁接卸LNG，在此期间所投用的高压泵入口过滤器的压差计频繁高报警，泵罐液位由98%下降至90%左右出现入口过滤器堵塞现象。

2.2 堵塞原因查找过程

度冬保供期间频繁接卸船，由于LNG 来自不同国家地区，所接卸的LNG密度相差较大。为了防止LNG在储罐内发生分层，会根据储罐与船方的LNG密度决定采用何种进液方式。船方的LNG 密度大时，储罐采用上进液方式，而在此种工况下高压泵入口过滤器产生堵塞的情况较大。站内部分人员据此推断可能是LNG组分中重烃组分较多，在外输过程中会聚集在高压泵入口过滤器处造成过滤器堵塞[1]。

在对高压泵进行隔离吹扫打开过滤器后，发现里面有大量灰色絮状物和白色碎纸屑。经分析灰色絮状物是保冷玻璃棉，来源于铝吊顶上层。白色碎纸屑是铝吊板的白色保护纸。保冷玻璃棉在施工逐层铺设过程中延展蓬松，导致絮状物分布于穹顶空间，投产后受BOG 系统虹吸影响，通过储罐的6 个呼吸孔进入内罐空间并沉淀在LNG 液面上层。铝吊顶的白色保护纸未清除彻底，在储罐运行中不断剥落，同样漂浮在LNG 液面上层。当储罐采用上进液方式进行卸料时，漂浮在LNG液面上层的保冷玻璃棉和白色碎纸屑随着重组分LNG 沉淀到储罐底部，外输工况下随LNG 经低压泵输出LNG 储罐，由于高压泵入口设有过滤器因此絮状保温玻璃棉和白色碎纸屑随着时间的推移不断的在高压泵入口堆积，造成高压泵入口过滤器堵塞。

3 过滤器堵塞对工艺设备影响

3.1 对高压泵的影响

高压泵入口过滤器堵塞后各运行参数发生了较大变化，相关参数对比如表1所示。

表1 过滤器堵塞前后高压泵运行参数对比

由于高压泵是定频泵，根据离心泵的效率计算公式（1）和扬程计算公式（2）可知入口过滤器堵塞后会导致泵的效率降低。

（1）式中H为扬程，单位m;Q为流量，单位单位为m3/h；P为轴功率，单位KW。

（2）式中:H扬程，m；p1，p2泵进出口处液体的压力，Pa；c1，c2 流体在泵进出口处的流速，m／s；z1，z2 进出口高度，m；ρ 液体密度，kg／m3；g重力加速度，约9.81 m／s2。

同时入口过滤器堵塞会造成高压泵入口吸入压力偏低，从而导致高压泵吸入压力不足，泵罐液位偏低、泵性能降低、高压泵振动偏大甚至异响。根据LNG 的P-T 相图特定温度的LNG对应相应的饱和蒸气压，如果入口LNG的温度上升至-130℃左右，此时对应的饱和蒸气压正好是0.7Mpa,因此会增加高压泵气蚀的风险，给设备的安全运行造成了很大的风险。

3.2 对再冷凝器的影响

再冷凝器位于高压泵入口上游，主要用于冷凝BOG同时也作为高压泵入口压力的缓冲器。如果高压泵入口过滤器发生堵塞，会造成大量过冷LNG聚集在再冷凝器底部。在实际运行中再冷凝器底部温度由于高压泵入口过滤器堵塞会达到-135℃（正常运行时-129℃左右），由于过冷LNG 的聚集会导致再冷凝器液位不断升高，为了控制再冷凝器液位会通过减少进入再冷凝器的LNG 流量，此时液位会下降，但随着再冷凝器底部过冷LNG 继续聚集，液位又开始上升，如此往复造成再冷凝器液位不断波动，在特殊工况下可能导致再泠凝器液位失去控制，对工艺的系统的平稳运行造成了极大影响。

4 措施及建议

高压泵现场阀位及工艺流程图如图1，根据现场高压泵工艺管线及阀门设置情况，每次清理高压泵入口过滤器都要对高压泵井进行排液吹扫才能完全隔离出高压泵入口过滤器，而处于泵井内的泵体在隔离吹扫时温度升高，甚至会恢复至室温，而在预冷时泵体温度又会冷至-150℃左右，对设备内部构件影响较大。由于站内低压泵备用率较高且工艺出口管线隔离方便无需设备隔离，所以建议在每个已投运的储罐的低压泵出口安装过滤器，进而减少对高压泵本体的隔离，降低因隔离吹扫高压泵对泵体造成的不必要损害。同时根据施工方建议还应采取以下措施：

（1）优化储罐施工工艺，对玻璃棉铺设工序进行改进，封住吸入口后进行玻璃棉延展蓬松，铺设完成后静置一段时间，在封罐前进行吊板上层吹扫吸尘；铝吊顶安装前对每一块铝吊板都要彻底清除保护纸。

（2）重点监控过滤器前后压差，高压泵吸入压力和泵井液位情况，预测过滤器易堵工况，提前准备运行缓避措施，保证高压泵运行平稳安全。根据过滤器堵塞情况合理制定隔离清洗周期，每年入冬前必须逐台清洗一次。

图1 高压泵流程图

5 结语

造成高压泵入口入口过滤器发生堵塞的主要原因是铝吊顶上延展蓬松的玻璃保温棉由于虹吸作用通过储罐呼吸口进入内管以及铝吊顶保护纸剥落，并非是LNG中重烃组分。