超高压泵群运行周期延长的方法探讨及措施

超高压泵群运行周期延长的方法探讨及措施

许昆武

广东茂化建集团有限公司 广东 茂名 525000

摘要：本文通过高压聚乙烯装置超高压泵群在运行及维护过程中存在的问题的分析，探讨延长其运行周期的方法，采取相应的措施解决了该项难题。

关键词：超高压泵群、运行周期、探讨、措施

某厂的高压聚乙烯装置，采用无脉冲管式反应工艺，其聚合反应通过加入催化剂来触发，是决定产品性能的重要因素，超高压反应管内的温度也是通过超高压泵群输出催化剂量的多少来加以控制。在装置投产使用过程中，常因超高压泵群运行工况的不稳定，引起反应器温度波动较大，甚至造成装置停车。由于超高压泵群结构复杂，其中的重要设备双柱塞泵输出压力较高（最大值340MPa），结构特殊，运转精度要求高等特点，导致泵群的检修次数频繁，无法长周期运行。因此，很有必要对其存在问题进行系统分析，提出解决方法。

一、超高压泵群的工作分析

（一）主要性能指标

超高压泵群由5台相对独立的双柱塞泵及配套系统组成，由德国UHDE公司生产，工作介质为催化剂（20%过氧化物稀释于石蜡油中），主要技术参数见下表：

（二 ）工作原理

该超高压泵群由以下系统组成：双柱塞泵体、液压动力系统、润滑油系统、主、辅电机驱动器、冷却系统、仪表调节监控系统组成。泵的双动液压缸将来自液压动力单元的液压能直接转换成机械能，驱动碳化钨柱塞的运动，当柱塞运动到内、外止点时，通过压迫液压切换阀的滑动装置来改变柱塞运动方向。采用改变柱塞的往返次数，可在一定范围内任意的改变流量。换向系统的变换时间大约为30毫秒，这就使得因输出流量的间断而引起的出口压力的波动被降至很轻的程度。通过改变冲程频率可将泵的流量从0升至最大值。工艺介质催化剂在这里被压缩到最高340MPa，通过催化剂注入管线输送到高压反应器中。

图1 超高压泵系统工作部分简图

二、超高压泵群系统故障的主要表现形式

通过对故障检修及次数统计，该系统最常出现问题的部位是液压油系统和超高压泵头组件。由此引发的故障占到了总故障的90%，而且从结构组成和原理分析可知，这两套系统在整个超高压泵群系统中属重要部位。故障表现为以下形式：

（一）双柱塞泵单向阀组件故障

单向阀组件由阀壳、阀座、碳化钨阀球、球托、三通，共五部分组成。

1、检修问题。检修人员在认识上存在误区，阀座之间是硬密封结构，为了保证密封性，压紧螺母拧得越紧越好。实际上，超出标准的预紧力，使阀座产生了塑性变性，阀座之间的密封线在交变应力作用下出现压溃，导致密封失效。

2、异物卡住。催化剂的颗粒物会卡住阀座和碳化钨阀球之间的密封面，导致密封失效。催化剂的质量问题是此项故障的重要因素。

3、碳化钨阀球卡住阀座。阀球对阀座的冲击作用，使得阀座在交变应力的作用下产生不可恢复的塑性变型，使阀球嵌入到不断扩大的阀孔中去，阀球被卡住不能活动，导致催化剂不能顺利通过单向阀组件。

（二）填料超量磨损

在外商提供的技术参数中，柱塞泵的填料使用寿命可以达到2000个小时。可实际运行过程中，填料往往只用了1000个小时或更短时间。通过不断的实验发现，决定填料使用寿命的原因除了在安装过程中要仔细遵守规范之外，还取决于初始阶段填料和柱塞的磨合情况。因为超高压泵头输出的压力极高，填料在使用开始很短时间内就会磨损定型，以后过程中会保留其初始阶段的特性持续磨损。如果在初始安装填料时螺旋套给填料的压紧力较大时，填料就产生极大的变形，在泵的运行过程中就加快了磨损。

（三）液压动力系统故障

控制油路系统在整个液压动力系统中起换向控制作用。双柱塞泵运行过程中，会出现柱塞运动到一侧就停止的情况，其故障原因有：1、液压油中的杂质引起切换装置的不同步切换。2、泵头的联轴节调校不当，引起两侧的液压切换阀不能同时进行切换，从而使得工作油路不能改变流向，最终活塞运动到一侧就不再移动。

3. 切换阀出现故障，其内部弹簧卡住，不能使活动部件复位。

三、采取措施

（一）严把催化剂质量关

1、严把催化剂质量关，对每批次的催化剂都要抽样检查，尤其是颗粒物的含量决不能超标。

2、将入口过滤网的目数100更换为200目，并经常清理入口过滤网，保证物料的清洁。

3、在催化剂的入口管线上加装伴热管线，以防止在催化剂中产生粘稠状的物质，影响单向阀的正常工作。

（二）加强检修质量控制

1、过反复的实际验证，确定了紧固压紧螺母的紧固力矩。

2、严格检查新配件尺寸精度，特别是阀座的高度，配件回装需测量相对位置尺寸。

3、对新装填料必须进行磨合与间隙调整。具体方法见下：

(1)检查填料压紧螺母和泵体之间的距离；(2)将压紧螺母上紧2mm；(3)在大约5分钟的时间内缓慢将压力升至100MPa；(4)泄压，将压紧螺母再上紧1mm；(5)缓慢将压力升至200MPa，保持压力5分钟；(6)泄压，再将压紧螺母上紧1mm。(7)将压力升至正常操作时的压力，观察泄漏情况。

（三） 对液压系统的维护

日常巡检维护工作中一个很重要的工作就是定期检查液压油的油质。通常情况下应每隔5000小时进行采样分析一次，同时还应保持液压油温度在40℃～60℃之间，另外，还应该经常清理油过滤网，保证油过滤器压差在标准值范围。

（四）对润滑油系统的维护

运行过程中，润滑油将随催化剂流入工艺系统中，会导致润滑油系统的润滑油不断消耗，所以应定期补充润滑油。

四、结论

对超高压泵群采用以上措施后，效果明显：

1、延长了稳定运行的周期，由原来的平均400多个小时增加到1200小时以上。

2. 减少了装置的停车次数，经济效益得到了提高。

3. 备件的使用量大大减少。

4. 提高了工艺参数的平稳率，产品的质量得到了保证。

参考文献

[1］过氧化物注入泵厂家说明指导书

[2] 成大先.机械设计手册［M].北京：化学工业出版社，2004.151-153

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