液体泵箱钢板冻裂故障分析与处理

蒋小林，程谦胜，袁 苑

制氧

液体泵箱钢板冻裂故障分析与处理

蒋小林，程谦胜，袁 苑

(马鞍山钢铁股份有限公司气体销售分公司，安徽马鞍山243011)

介绍了液氧泵冷箱钢板冻裂故障，并针对故障进行分析处理，以总结应对冻裂事件的分析思路、处理方法，以及防范措施。

液氧泵；钢板冻裂；防控措施；跑冷；穿墙管

1 前言

马钢2004年引入杭氧制造的一台3万m3制氧机，是当时最大的一套内压缩流程国产设备，2005年投产运行至今。内压缩流程，液氧由液体泵加压经高压板式换热后送入管网。本套装置液体泵配有液氧泵2台，液氩循环泵2台，产品氩柱塞泵2台。

2 故障介绍

2012年8月19日，三万制氧机2#液氧泵电机负载侧轴承温度6：40由64.5℃开始，到8：02升至94.2℃。操作人员及时倒用1#液氧泵，使2#液氧泵低速惰转。8月20日，停运2#液氧泵，切断电源，对该泵排液、加热、吹扫。因三万制氧机液氧泵是卧式低温泵，电机与泵体是整机泵，所以，要处理电机轴承故障，就必须将整个液氧泵整体拆检。2012年8月21日，对2#液氧泵泵箱扒珠光砂，在扒砂过程中发现，泵的冷箱中，珠光砂量较大，超出正常一台泵箱的装砂量。于是，停止扒砂，进泵箱内进行检查后发现，在泵箱与主塔冷箱连接钢板约有2 m长宽约10 mm L型裂缝，当扒出泵箱部分珠光砂时，主冷箱的砂就会由裂缝处渗漏过来，且冷量较大。由于主体设备运行正常，先采取关闭泵箱密封气，对冷箱进行取样分析两次，分别是19%O2和19.4%O2。据此判断不是氮气或液氧泄漏所致，随即决定采取临时封堵措施（塞布条）的方法，减缓裂缝处渗砂量。由于泵箱内有砂，给拆泵工作带来不便，若有砂进入管道，存在一定安全隐患，所以，在十分恶劣的环境情况下，紧急处理液体泵故障。2012年8月25日，2#液氧泵检修完毕，泵进行回装、泵箱装砂及泵运行。

3 防控措施

由于短期无检修计划，三万制氧机又要保持运行，在这种情况下，采取了隐患防控措施：

（1）当班对工艺运行变化严密观测，加强监控DCS上TI21－TI24冷箱基础温度和就地冷箱压力的变化，若有异常，及时汇报并先采取停运中压氩泵措施，若温度或压力进一步恶化，可申请停运制氧机系统，并及时打开冷箱呼吸孔。

（2）巡检时，2#液氧泵箱处做为重要巡检点，对冷箱外部结霜或结冰、密封气压力和冷箱压力等情况重点观察，若有异常，及时汇报并采取（1）中的相应防范措施。

（3）分厂每周定期组织相关技术人员对此隐患进行监控和分析，以掌握其是否有进一步劣化的可能，及时采取相应防控手段。

（4）当班记录TI21－TI24（冷箱基础温度点）变化在交接班本中。

（5）加强对液氧泵运行时的日常维护，避免液氧泵因故障检修的几率。

通过以上措施的实行，保证了三万制氧机安全运行至2014年的2月。

4 隐患初步判断

因泵箱裂纹处钢板与主塔冷箱连接，泵箱内管道未发现漏点，那么，可能是主冷箱内管道存在漏点或传冷冷量过大造成钢板冻裂。从裂纹长度和裂缝表象判断，若是低温泄漏，应该是液相渗漏，此点位于冷箱的西南角，而此处工艺管道大多是氩塔工艺管道和中压氩泵进出口管及部分液氧管道，化验分析数据判断（19%O2和19.4%O2），泄漏介质偏向于氩气或空气，不是液氧管线，从冷箱密封气压力和冷箱基础温度以及2#液氧泵泵箱内观察，此漏点漏量不大，可能是管道连接处（焊缝）砂眼或细纹裂纹所致。

2014年2月，三万制氧机进行改造性检修，对主冷箱进行扒砂后，检查液氧泵箱发现，钢板裂缝均是由穿墙管向外裂开，两台泵箱都有不同程度裂开。在4月6日对液氧管道和泵箱内管道检漏时，未发现明显漏点，随后，对液氧泵靠主塔冷箱管道及氖、氦、氩管道进行检查，均未发现漏点。

5 隐患深度分析

通过对泵箱穿墙管道进行检查，发现管道与冷箱钢板孔间隙约50～60 mm，间隙缝由矿纱棉塞满。在对裂缝检查时，几处裂缝都是从穿墙孔向不同方向裂开，根据记录液氧泵因电机轴温高检修5次左右，每次检修，都要将泵箱内珠光砂扒出，并且，有3次是气温较高季节，空气湿度较大，由此可以判断，当液氧泵检修时，将泵箱内珠光砂扒出后，对其进行检修，每次时间至少20 h，这样，由于泵箱人孔板长时间打开，泵箱穿墙管道间隙缝处矿纱棉暴露在大气中，由于主体设备在正常运行，主塔冷箱内温度较低，泵箱穿墙管道间隙缝处矿纱棉会吸附大量潮湿空气，甚至饱和。当检修好的液氧泵回装重新冷却后，泵箱穿墙管道间隙缝处矿纱棉可能结冰，失去保温隔热功能，管道与冷箱钢板孔间隙约50～60 mm厚，也就是说矿纱棉厚度最多有50～60 mm，每台液氧泵箱内至少3根覫108 mm液体管道穿过冷箱板，长时间大量冷量（液氧温度在－182.5℃左右）通过潮湿结冰的矿纱棉传递到冷箱板上，致使冷箱板冻裂。

6 缺陷整改处理

先对原裂缝处进行补焊一块新钢板，液氧泵穿墙管道一般在覫108 mm以上，原来的管道与冷箱钢板孔间隙只有50～60 mm，为了使钢板不容易接触到大量冷量，所以，将管道与冷箱钢板孔间隙扩至100～150 mm大小，以减小冷量传递的可能。用酚醛代替原来矿纱棉做为低温保温材料，将每根穿墙管道进行保温，保温至管道过穿墙钢板约200 mm，再在冷箱侧加装防砂护罩，用不锈钢卡箍和铁丝加以固定，防止液体泵箱因检修扒砂时，主冷箱的珠光砂漏向泵箱，致使液体泵无法检修的情况发生，从而影响设备运行可靠性和稳定性。

整改示意图见图1。

图1 整改示意图

7 总结

此次液体泵箱钢板冻裂事件的发生，主要是低温液体管道穿墙间隙偏小和矿纱棉失去保温功效所致。通过对穿墙间隙和保温材料的改进，基本可以避免液体泵箱钢板冻裂事件的发生，但是，在日常液体泵检修和维护中，也得到了一些启示：

（1）液体泵运行时，经常检查冷箱内，密封气压力是否正常，避免潮湿空气进入造成冷损增加，甚至因冷量过大危害冷箱板，发生钢板冻裂或其他次生事故。

（2）液体泵运行时，密切关注冷箱是否有结霜情况，一旦发现冷箱有结霜现象，应充分重视，对冷箱的基础温度和密封气压力严密监视，对其发生变化时：①可以采取短暂停供密封气，对冷箱进行取样分析，以判断是否是哪种介质气或液发生泄漏；②通过基础温度的变化，可以知道泄漏的程度。

（3）液体泵运行的日常维护、检查工作很重要，特别是加注轴承润滑脂更要严格遵守《液体泵手册》上的规范要求，从而减少和避免液体泵故障。

（4）液体泵倒换运行工作要做好记录，对其运行及备用状态时数据进行记录和整理，做到运行、冷备都跟踪，对液体泵确保安全经济运行帮助极大。

（5）检修液体泵时，当液体泵因需检修拆检未回装前，将泵箱人孔板应及时装上，减少潮湿空气进入，并检查泵箱密封气压力，尽量保证泵箱内有一定正压。

8 结束语

液体泵运行的安全性和连续性，在内压缩制氧机中都是极其重要的。它们运行的好坏，直接影响到制氧机的安全和经济性，所以，操作人员做好液体泵运行的各项工作非常有意义。

Analysis and Treatment of Frozen Cracking in the Steel Plate of Liquor Pump Box

JIANG Xiaolin，CHENG Qiansheng，YUAN Yuan
(The Gases Sale Company of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243011,China)

The frozen cracking fault in the steel plate of cold box of liquid oxygen pump is introduced;and analysis and treatment of the accident are summarized,to conclude analyzing approaches,treatment methods and preventing measures for such frozen cracking accidents.

liquid oxygen pump;frozen cracking of steel plate;preventing measure; cold energy loss;wall pipe

TB654

B

1006-6764(2014)10-0024-02

2014－06－26

蒋小林（1972－），男，首席技师，现从事制氧专业技术工作。