循环水泵节能提效技术应用

张勇王云　（.中国石油华北天然气销售公司；.大庆油田有限责任公司天然气分公司）

循环水泵节能提效技术应用

张勇1王云2（1.中国石油华北天然气销售公司；2.大庆油田有限责任公司天然气分公司）

针对轻烃回收装置循环水泵过流部件腐蚀日趋严重，运行效率降低的问题，研究确定了钴包碳化钨热喷涂修复及防腐技术方案，并在6台循环水泵上进行了现场实施。应用1年后，水泵喷涂部件无腐蚀，节电率达到3.2%，年节电10.4×104kWh。解决了过流部件腐蚀问题，提高了泵效，为循环水泵高效平稳运行提供了技术保障。

循环水泵；热喷涂技术；节能；提效；防腐

1　循环水泵运行现状

天然气分公司轻烃回收装置循环水泵近几年在运行过程中，过流部件腐蚀日趋严重，多处存在气蚀坑，泵运行效率降低，维修周期缩短，维修费用及电耗增加。如北Ⅰ-1动力站在2005年更换的3台循环水泵，2007年、2008年1#泵3#泵叶轮腐蚀并进行更换；2011年2#泵叶轮、泵壳腐蚀，更换叶轮并修补泵壳；2012年已腐蚀报废1台。北Ⅰ-2深冷站的3台水泵投产于2010年底，3台泵在2012年均进行叶轮更换。针对水泵运行中存在的过流部件腐蚀问题，需提高部件的耐腐蚀性，实现泵件磨损和腐蚀相对减少，保证密封效果、部件间隙、光洁度等要求，确保水泵始终高效正常的运行，达到设备减耗增效的目标。

2　节能提效技术方案

为提高循环水泵效率，关键需降低泵体腐蚀，提高部件光洁度及减少间隙。经调研确定了在过流部件——叶轮实施热喷涂技术。热喷涂技术目前在航空、机械制造、石油化工、电力设备维修、造纸业等领域中得到了广泛的应用，并取得了良好的经济效益。喷涂时采用的是超音速火焰喷镀喷枪。火焰喷涂技术作为1种新的表面防护和表面强化工艺，在近20年里得到了迅速发展，已成为金属表面工程领域中1个十分活跃的分支。火焰喷涂是利用可燃性气体如乙炔、丙烷与氧气燃烧的火焰作为热源，将喷涂材料加热到熔化或接近熔化状态；辅助性气体如氮气或压缩空气将其喷射到基体表面形成涂层[1]。热喷涂使用的材料是钴包碳化钨，此材料的主要性能是耐高磨、耐高温、抗汽蚀、耐腐蚀，结合强度60 MPa，洛氏硬度（HRC）70，涂层厚度小于或等于0.35 mm。通过涂层的薄厚可以良好地调整叶轮和百叶的间隙，调整好间隙就可以有效提高泵效。

3　现场实施

确定现场技术方案，拆卸水泵易腐蚀的过流部件叶轮，待叶轮应用热喷涂技术后再进行现场组装及运行。水泵部件热喷涂技术共分为清洗、加温、喷砂、喷涂及部件封闭5道工序。

1）清洗。用化学药剂等清洗喷涂部件表面油渍，也可根据油渍的种类用低温烘烤的办法去掉油污、油渍。

2）加温。为了降低喷涂时零部件发热产生的内应力，喷砂之前零部件要加温。被加温的零部件的温度要略高于环境温度，以减少零部件发热产生的内应力。

3）喷砂。喷砂是热喷涂的重要工序，直接影响着热喷涂的结合强度和质量。对砂子的质量要求也非常严格。使用棕刚玉1级，粗糙度3 μm。喷涂气压为0.5～0.6 MPa，喷涂气压要均匀，气压大或气压小都不能够保障喷砂质量。

4）喷涂。喷涂是水泵热喷涂的关键工序，喷涂时采用的是超音速火焰喷镀喷枪。喷涂材料为钴包碳化钨，此材料既具有陶瓷材料的硬度，又具有金属材料的韧性，这样既能保证涂层与基体的结合强度，又能最大发挥涂层的功能。喷涂时用电子温控仪严格监测泵部件表面温度，当表面温度达到200℃时，需降温至45～55℃时再进行喷涂，否则将引起部件表面涂层颜色发生变化，严重时发生涂层炸裂。

5）封闭。封闭的目的是为了封闭部件表面0.9%的孔隙率，封闭工序应在泵件热喷涂后24 h内处理。采用环氧树脂作为封孔剂进行二次处理，极大地提高了涂层的表面光洁度，达到了设备运行要求的参数。

4　应用及考核

选择过流部件腐蚀较为严重的6台循环水泵应用热喷涂技术。对喷涂水泵的运行状况、参数、能源消耗和部件腐蚀情况等指标进行考核。

4.1腐蚀情况对比

应用热喷涂技术前水泵叶轮腐蚀较为严重（图1），水泵热喷涂后投入运行，解体检查叶轮运行良好，无腐蚀（图2）。

图1　热喷涂前叶轮　

图2　热喷涂叶轮运行1年后

4.2技术应用前后电流数据对比

在装置处理量、循环水来回水温度及泵排量一致的条件下，对6台水泵应用热喷涂技术前后的电流数据进行对比。热喷涂前6台水泵的电流平均值为124.7 A（表1），热喷涂后6台水泵的电流平均值为120.7 A（表2），通过计算得出循环水泵应用热喷涂技术后节电率3.2%。

表1　1#～3#循环水泵应用技术前后电流数据

表2　4#～6#循环水泵应用技术前后电流数据

5　结论

6台循环水泵热喷涂后节电率达到了3.2%，每年节约电量10.4×104kWh，年节约能耗成本及更换成本6万元，年经济效益13.28万元。应用热喷涂技术后解决了过流部件腐蚀问题，提高了泵效，减少电耗，节约了大量检修、维修设备的人力物力，为循环水泵高效平稳运行提供了技术保障。

[1]郭洪波，宫声凯，徐惠彬.先进航空发动机热障涂层技术研究进展[J].中国材料进展学报，2009，28（9-10）：33-36.

（编辑王艳）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.012

张勇，工程师，2006年毕业于英国利兹城市大学（国际商务专业），现为中国石油华北天然气销售公司高级主管，E-mail：zhy2009@petrochina.com.cn，地址：北京市朝阳区慧忠里甲118号，100101。

2016-03-07