高壓煤漿泵的操作和維護

1、geho tzpm型號高壓煤漿泵的操作和維護摘要：簡述geho tzpm500 與geho tzpm250型號高壓煤漿泵的共同點和不同點，從操作和維護層面對高壓煤漿泵進行著重介紹，典型問題的分析和判斷。關(guān)鍵詞： 活塞隔膜泵 操作維護 典型問題 高壓煤漿泵是水煤漿氣化裝置的關(guān)鍵設(shè)備，用來給氣化爐提供一定壓力和穩(wěn)定流量的高濃度水煤漿。國內(nèi)應(yīng)用較多的是荷蘭的geho 隔膜活塞泵和德國的feluwa 軟管隔膜活塞泵。在氣化裝置中（包括已建成投產(chǎn)的二期裝置），共使用了四臺geho隔膜活塞泵，其中tzpm250 型號三臺， tzpm500 型號一臺。1 geho tzpm型號活塞隔膜泵簡介geho活塞隔膜

2、泵其tzpm型號是往復(fù)式定容排液泵,是為處理含有固體物質(zhì)流體而設(shè)計的,特別適用于含有磨蝕性介質(zhì)的場合,如煤漿、泥漿和礦泥。泵送介質(zhì)流量的改變通過變頻電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)而實現(xiàn)。泵送含固介質(zhì)與處于推進液中的運動部件如活塞、缸套相隔離。橡膠隔膜是隔離部件，中心嵌入有一個扁錐形鋼板并在其推進液側(cè)聯(lián)結(jié)有一個帶有磁鐵的監(jiān)測桿，正常操作時隔膜中心錐形板區(qū)域不與隔膜室前蓋和后壁接觸,通過位置開關(guān)來限制隔膜在正確的區(qū)間往復(fù)運動。隔膜室介質(zhì)側(cè)底部聯(lián)結(jié)吸入閥室和管道，頂部聯(lián)結(jié)排出閥室和管道。部件如活塞密封環(huán)、缸套、活塞桿可被視作無磨損部件。唯一磨損的部件是吸入和排出閥閥盤，泵隔膜是可更換部件。2 geho tzpm50

3、0 與geho tzpm250型號高壓煤漿泵的比較一期氣化裝置（2.8m/2.8m,投煤漿量34.6 m3/h）選用了三臺geho tzpm250型號高壓水煤漿泵，二期氣化裝置（2.8m /3.2m,投煤漿量56m3/h）考慮選型的一致性和性能需求選用了一臺geho tzpm500型號泵。其性能參數(shù)比較如表一。表一性能參數(shù)q(m3/h)p(mpa)n(s/min)p(kw)tzpm50017-759.5111-4849-212tzpm25017.3-40.29.5225.7-59.849.1-114.4geho tzpm500與tzpm250泵均為三缸單作用，變頻電機通過減速機驅(qū)動120分布的

4、曲軸帶動活塞，改變旋轉(zhuǎn)運動為往復(fù)運動，推動隔膜，通過隔膜室容積和壓力的變化實現(xiàn)對介質(zhì)的輸送和增壓。動力端包含一個強制潤滑系統(tǒng)，液力端包含了一個活塞潤滑系統(tǒng)和一個推進液加注系統(tǒng)。入口和出口分別配置有脈動緩沖裝置。在設(shè)備方面二期tzpm500較一期tzpm250有了許多改進。（1）減速機為兩級減速，輸出軸通過齒式聯(lián)軸節(jié)直聯(lián)曲軸,減速機配置了冷卻水；tzpm250是一級減速，輸出軸通過齒式聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接一副齒輪驅(qū)動曲軸。（2）曲軸的材質(zhì)變更為鍛件,可在高負荷下有更好的穩(wěn)定性；（3）曲軸輸入端增設(shè)了接近開關(guān),直接對曲軸轉(zhuǎn)速進行檢測和輸出；（4）動力端強制潤滑系統(tǒng)與tzpm250不同的是入口濾網(wǎng)由油箱內(nèi)置改

5、為外置，出口由單濾網(wǎng)和旁路改進為可切換的雙濾筒，油路增設(shè)了流量感應(yīng)器和流量開關(guān)。動力端油流量低則報警，低低則聯(lián)鎖泵跳車。系統(tǒng)提供對泵十七個潤滑點的潤滑；（5）tzpm500最大的改進在推進液和活塞沖洗油系統(tǒng)；tzpm250是兩個獨立的系統(tǒng)，而tzpm500把兩者并為一個系統(tǒng)，使用一個油泵來提供推進液和沖洗油，設(shè)備得到了簡化而控制系統(tǒng)增加了復(fù)雜性。油路總管增設(shè)了流量感應(yīng)器和流量開關(guān)。推進液和活塞沖洗油流量低則報警，低低則聯(lián)鎖泵跳車系統(tǒng)。泵出口壓力有三個開關(guān)值：1000kpa,500kpa,400kpa。正常壓力在500-1000kpa之間，低于500kpa，程控閥門關(guān)閉切斷去活塞桿潤滑油路，專供

6、推進液蓄壓器充壓若壓力高于1000kpa，則程控閥門開啟溝通去活塞桿潤滑油路，若條件不具備程控閥門持續(xù)關(guān)閉超過1min, 程控閥門會開啟5s以防止活塞失潤滑情況發(fā)生。壓力低于400kpa會給出報警信號。tzpm500三個推進液腔安裝有現(xiàn)場壓力計，通過其運行壓力，可以直觀準(zhǔn)確地判斷三個隔膜室是否在正常工作。（6）tzpm250每個推進液腔各自設(shè)置兩個安全閥，而tzpm500三個推進液腔通過管線聯(lián)結(jié)起來，共用一個安全閥，在三個推進液腔至安全閥的管線上設(shè)置有止逆閥。設(shè)備得到了簡化，但任一個止逆閥失效將引起推進液在腔體間互竄，導(dǎo)致泵打不上壓。這將是我們在使用泵過程中應(yīng)該注意的問題；（7）tzpm500

7、采用api-8型錐形閥門，直徑110mm,隔膜直徑520mm，tzpm250采用api-8型錐形閥門，直徑90mm,隔膜直徑440mm；入口脈動緩沖罐由50l擴大至75l，以更好地減少泵入口壓力的波動；（8）更重要的改進在于tzpm500在現(xiàn)場配置了帶有觸摸屏的控制器?？刂破鞒丝梢詫Ρ眠M行控制操作外，還提供了256條操作記錄，256條警報記錄，泵操作壓力與時間的曲線，各缸推進液加注排出次數(shù)與時間的曲線，泵運行時間累計，還可瀏覽查閱參數(shù)設(shè)定數(shù)值，使得分析查詢管理更加便捷。另外,需要對兩個問題闡明。較tzpm250而言，tzpm500在動力端和推進液系統(tǒng)均增設(shè)了流量感應(yīng)器（flow sensor

8、），且流量低低會直接影響到主機跳車。流量感應(yīng)器是電感應(yīng)方式，用來監(jiān)測管道中是否有正常的介質(zhì)流動。因此，它不同于通常意義上的流量計。油泵冷態(tài)啟動后油路建立，即對流量傳感器進行設(shè)置，儲存該狀態(tài)下流體通過感應(yīng)器的電流，并以該流量作為最大流量。主機運轉(zhuǎn)后油溫略升油流量會高于該流量。該流量的80%是低值，20%是低低值。強調(diào)在冷啟動狀態(tài)下進行設(shè)定，是防止在熱態(tài)下油流量較高，若設(shè)置該流量為最大流量，在泵冷啟動或環(huán)境溫度降低時，流量感應(yīng)器會給出一個表示油量“不充足”的低低聯(lián)鎖信號，造成主機跳車雖然各潤滑點的油量是充足的。水煤漿氣化要在較穩(wěn)定的煤漿壓力下進行，設(shè)計要求為0.5%，入出口緩沖罐預(yù)充壓力比較重要。

9、geho現(xiàn)場工程師指出泵運行過程中觀察到壓力表微微波動，表明緩沖罐隔膜工作正常。廠家對緩沖罐的預(yù)充壓力是5.7mpa，是按泵最高工作壓力9.5mpa進行設(shè)置的，而我們的氣化爐正常運行泵工作壓力在7.0mpa左右。預(yù)充壓力在工作壓力的85%會提供最佳的緩沖效果，但會造成緩沖罐隔膜下部金屬嵌入體對罐底部的持續(xù)錘擊，以致?lián)p壞隔膜。廠家推薦預(yù)充壓力在工作壓力的60-65%，所以壓力應(yīng)該調(diào)整到4.0-4.5mpa較為合適。3 高壓煤漿泵的操作及典型問題的分析判斷3.1高壓煤漿泵的操作高壓煤漿泵的操作依次分為介質(zhì)側(cè)排氣、推進液側(cè)排氣、啟動和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)三部分。3.1.1 介質(zhì)側(cè)排氣即通入原水使其在隔膜室介質(zhì)側(cè)

10、和管道中充滿并連續(xù)流動。3.1.2 泵短期停車再啟動無需對推進液進行排氣操作，只需進行盤車檢查，而長期停車和推進液部件檢修后一定要進行排氣操作。其步驟：（1）保持隔膜介質(zhì)側(cè)原水壓力0.3-0.4mpa；（2） 依次打開隔膜推進液側(cè)排氣閥，目視推進液由排氣管中連續(xù)流出后，關(guān)閉閥門；（3）手盤高速端聯(lián)軸節(jié)加注排出閥指示燈亮則停止，滅則繼續(xù)盤動直至加注排出閥不再打開，這時表明隔膜已經(jīng)在隔膜室中一個正確的區(qū)間位置作往復(fù)運動了。3.1.3點動按紐啟動泵，緩慢地根據(jù)流量調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速。3.2典型問題的分析判斷3.2.1推進液側(cè)排氣出現(xiàn)的問題（1）排氣過程中排出閥頻繁打開甚至出現(xiàn)排出報警；原因:介質(zhì)側(cè)壓力過低

11、。這也是我們不主張用煤漿排氣的原因，因為原水壓力高于煤漿的靜壓。這一點在tzpm500上體現(xiàn)尤為突出。雖然tzpm500采用的api-8型錐形閥門，較 tzpm250采用api-8型錐形閥門直徑較大，但自重要大得多。煤漿給隔膜推力太小，無法將推進液中的氣排盡。（2）排氣進入第三步，盤車持續(xù)較重，無法完成第三步操作；原因:介質(zhì)側(cè)壓力過高。打開出口導(dǎo)淋并調(diào)小原水量。（3）排氣進入第三步，在曲軸旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)盤車由輕至重至無法盤動,手松開后甚至出現(xiàn)倒轉(zhuǎn);原因:泵進出口錐形閥卡或堵塞,拆檢進出口閥消除卡澀原因,清理疏通.若這種情況同時伴隨加注排出報警,則是推進液不足或過多,檢查推進液加注和排除系統(tǒng)。嚴(yán)禁在

12、未查明原因的情況下強行啟動，否則會造成變頻電機故障或隔膜損壞。 3.2.2 泵運行過程中的手動排氣理論上是可以進行的。geho 現(xiàn)場工程師講，由于泵活塞推進過程中壓力非常高，排氣應(yīng)謹(jǐn)慎進行，開關(guān)閥門要迅速。我們不主張在高壓煤漿泵運行過程中對隔膜推進液腔進行排氣；3.2.3 泵運行過程中的流量減少問題若流量減少的量較少，排除隔膜推進過程中推進液的泄漏，一般認(rèn)為是推進液中氣未排盡。2007年4月我們的3#泵出現(xiàn)了流量減少了2-3m3同時一個缸加注報警的情況，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)該缸加注閥膜盒無法泄壓造成閥不打開，經(jīng)過處理，能正常加注后，泵流量恢復(fù)正常。這是一個特例。表面上是推進液少引起的，個人認(rèn)為推進液少

13、只是間接原因。由于推進液少，隔膜在抽吸過程中貼到后壁，活塞繼續(xù)向后運動，推進液腔造成真空，從而使空氣漏入才是直接原因。推進液少只會影響到隔膜運行的區(qū)間位置，而不會直接影響到泵的打量。若流量減少1/3同時推進液報警，則是一個錐形閥卡（加注報警為出口閥，排出報警為入口閥），這時伴隨有動力端振動，短時間如無法恢復(fù)，要果斷進行停車處理。若流量減少2/3，則是兩個錐形閥卡，氣化爐為防止過氧會安全聯(lián)鎖停車。造成閥門卡澀的原因通常來自煤漿，一般是超尺寸煤粒、煤漿中的鐵片和管道施工的焊渣，作為運行方面，我們應(yīng)該對這方面加強管理。為保證投料一次成功，在氣化爐投料和高壓煤漿泵運行前，要通過試壓管線對高壓煤漿泵進行

14、運行壓力實驗。在這項工作中，我們出現(xiàn)過兩次泵不打壓的情況，經(jīng)過分析判斷三個入口閥不動作。對泵入口閥進行拆檢發(fā)現(xiàn)閥盤被焊渣和鐵片墊起，與閥座有3-4mm間隙。焊渣來自于入口原水增設(shè)盲板法蘭時的管道施工。鐵片則是來自大檢修清理大煤漿槽時進入管道的底部沉淀物。經(jīng)過對入口管道和閥室的徹底清理，泵實驗正常。3.2.4 泵隔膜破裂問題由于隔膜破裂的突發(fā)性，使我們往往不能掌握泵在隔膜破裂前的運行狀況，分析原因較為困難。但理論上可歸結(jié)為以下幾點：（1）隔膜疲勞表面出現(xiàn)皴裂同時加上介質(zhì)的侵蝕沖刷造成隔膜強度降低；在煤漿泵的運行管理上，我們定期對隔膜進行檢查和更換，這種原因在現(xiàn)實當(dāng)中并不存在可能性。（2）隔膜推進

15、液側(cè)與介質(zhì)側(cè)之間過高的壓差； 正常運行工況下，隔膜推進液側(cè)與介質(zhì)側(cè)壓力是等同的。由于推進液腔設(shè)置有安全閥和隔膜行程開關(guān)，壓差形成的可能性也很小。（3）推進液側(cè)汽蝕現(xiàn)象造成的液壓沖擊；液壓油的飽和蒸汽壓是很低的，油液蒸發(fā)產(chǎn)生很多氣泡的可能性不大。但文獻記載，溶解于液體中的空氣量，在常溫和大氣壓下，水中約含2%，而礦物油中約含6-12%，比水中的含量多得多。對于一般礦物油，當(dāng)含氣量為10%，油溫為50時的空氣分離壓力約為0.4kgf/cm3 。在正常運行工況吸入沖程，推進液腔壓力約為2.5 kgf/cm3，但當(dāng)推進液不足，隔膜貼至后璧，隔膜腔壓力輕易就可以達到液壓油空氣分離壓力，油中出現(xiàn)大量氣泡。

16、這些氣泡在排出沖程氣泡破裂，重新凝聚成液體使局部形成真空，周圍液體質(zhì)點以高速來填補這一空間，質(zhì)點互相碰撞而產(chǎn)生局部高壓，形成液壓沖擊。局部壓力升高可達數(shù)百甚至上千大氣壓力，氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。在對幾年來煤漿泵（包括小煤漿泵）隔膜破裂現(xiàn)象的分析上支持了上述觀點。（1）隔膜破裂位置處于上側(cè)，氣泡形成后自然會移動和匯集到整個推進液腔的高點；（2）隔膜破裂多呈爆裂狀，是由瞬間極高的沖擊力所致；（3）在出現(xiàn)隔膜破裂的同時，我們常常會檢查到隔膜位置探頭和加注閥的故障以及煤漿入口管道的部分堵塞。在消除這些現(xiàn)象后泵工作正常。4 高壓煤漿泵的維護geho 活塞隔膜泵有著優(yōu)良的設(shè)計和全面的安全運行保護，同時也需要我們進

17、行仔細認(rèn)真的維護。經(jīng)過多年的運行操作和維護維修，我們總結(jié)了以下經(jīng)驗： （1）定期對潤滑油進行分析，監(jiān)測是否有機械雜質(zhì)的存在。有條件最好對油品進行光譜分析來檢測部件的磨損狀況。金屬成分如鉻的存在表明汽缸磨損，磷青銅可能來自主要的軸承，不銹鋼來自推桿等；（2）正常運行8000h對油品和油路的所有濾芯進行更換；（3）定期檢查推桿的油封和擦油環(huán)是否泄漏，防止動力端油漏入推進液油箱造成污染；（4）定期檢查曲軸大頭軸承錐形套鎖母位置，并測量軸承游隙；（5）每個運行周期對齒式聯(lián)軸節(jié)潤滑情況進行檢查；（6）每個運行周期拆檢進出口閥，檢查或更換磨損件，清理閥盤夾持的粗粒子；由于正常運行中tzpm500沖程數(shù)較少，磨損相應(yīng)較小，隨著經(jīng)驗的積累，我們可以適當(dāng)延長檢查周期，從而減少工作強度。（7）定期檢查推進液隔膜，觀察隔膜硫化錐形板區(qū)域和隔膜夾持區(qū)域是否有因疲勞而產(chǎn)生的皴裂現(xiàn)象，介質(zhì)側(cè)流動方向是否有摩擦磨損痕跡。正常情況下運行8000h對隔膜進行更換；（8）每個運行周期檢查入出口緩沖罐，推進液蓄壓器的預(yù)充壓力，觀察運行過