LNG加气站潜液泵常见故障原因分析及管理对策

梁刚 张丽娟 张莉

摘要：从设计、施工、液源、操作、维保等五个方面入手，分析LNG潜液泵故障原因，提出管理对策，减少LNG加气站停业时间，降低检维修费用，最大限度保障气站正常运行。

关键词：LNG潜液泵;故障原因;对策

近几年，随新能源汽车的发展和国家环保政策的推出，LNG重卡车辆迅速增长， LNG加气站数量不断攀升，LNG业务迅速扩大。LNG加气站主要设备有储罐、潜液泵、加气机、PLC控制柜等。通过对采样的25座运营LNG加气站数据统计分析，潜液泵故障率高，维修时间长，维修费用高，严重影响LNG加气站正常运营。为减少LNG加气站停业时间，降低检维修费用，从设计、施工、液源、操作、维保等五个方面入手，分析LNG潜液泵故障原因，提出改进方案。

1.故障原因分析

（1）设计方面。LNG加气站的设计日销量一般在10～40吨，其设备按照每日运转8小时，不间断加液6小时的负荷进行设计选型。经过对某区域运行的加气站进行调查，取样的25座LNG加气站中，19座LNG加气站最高日销量超过设计日销量，46台潜液泵中，36台潜液泵超负荷运转。其主要原因是LNG替代步伐加快，LNG车辆迅速增加，LNG销量快速增大。根本原因是市场预判能力不足，LNG加气站建设项目前期论证时预测销量不准确。导致潜液泵超负荷运转，缩短其使用寿命，增加故障发生的可能性。

（2）施工方面。取样的25座LNG加气站共有潜液泵46台，其中43台采用美国ACD TC-34潜液泵。根据《ACD潜液泵安装、使用及维护说明书》相关要求，在泵的进口处安装过滤器以防止杂质进入泵体。实际上， 在维修潜液泵故障时，发现泵体中附着黑色颗粒以及有金属杂质、泥土。固体颗粒加速了潜液泵轴承磨损。其原因一是潜液泵自带滤网过粗，未能满足过滤液体不含有超过10微米的颗粒，潜液泵进液口的过滤器未另行购置安装。二是泵体密封不严，密封件失效。

（3）液源方面。LNG加气站的LNG按照竞价模式从4家液厂采购配送。对于LNG组成没有规定的标准，只有《液化天然气的一般特性》GB/T19204-2003规定，LNG的甲烷含量应高于75%，氮含量应低于5%。由于不同气源和工艺，LNG的组分大不相同，温度从-135℃～-160℃不等。LNG中固体颗粒含量和大小的无相关标准。只有GB18047-2000《车用压缩天然气》中规定：压缩天然气中固体颗粒的直径应小于5μm。GB17820-1999《天然气》中规定，天然气中固体颗粒含量应不影响天然气的输送和利用。由于潜液泵内用于支撑泵的特殊滚珠轴承和电机轴是由流经泵的液体进行冷却润滑的。一是当LNG的组分不同、温度不同，造成液体的粘稠度不同，冷却润滑的效果不同。二是当液体中固体颗粒超标时，会加速潜液泵轴承磨损。

（4）操作方面。由于潜液泵的轴承和电机轴需要LNG冷却润滑，所以在启动泵运转之前，现场造作人员必须确认泵已完成充满液体，确保轴承已被液体浸没。实际上，加气站常有储罐液位偏低，压力过低抽空现象发生，导致泵有空转现象，由于潜液泵是靠 LNG 润滑，长期空转会加速轴承的磨损。以60立方的LNG储罐为例，立式罐液位不應低于1吨，卧式罐液位不低于2吨。

（5）维保方面。据统计，取样的25座加气站中有9座加气站的潜液泵进行过维修保养，占比36%。46台潜液泵中有14台进行过20次维修保养，其中 2台维修保养3次、2台维修保养2次，10台维修保养1次。按运行时间分类：大于8000小时维修保养1次，占比5%; 4000-8000小时维修保养4次，占比20%;小于4000小时维修保养15次，占比75%。故障频发，检修维护时间间隔达不到4000小时。更换一次轴承的费用约为4万元，花费较高。

2.管理对策

针对上述特点，加气站在运行过程中，应在以下方面加强管理：

（1）提高加气站建设项目前期论证工作质量，准确预测销量，按销量设计工艺，合理配备设备，避免潜液泵超负荷运转。

（2）采购设备时，确定潜液泵的品牌型号，适用范围，正常运行时间等，选择合适设备，建立备品备件，适当延长质保期。

（3）施工过程中，所有管路在连接前，应该检查其内有无杂物，并按清洗规程对管路进行清洗脱脂，留下相关记录。

（4）由供应商安装潜液泵，确认在泵池的进口管路上安装合适的过滤器。检查泵本体最终装入泵池前，要仔细检查泵池内部及泵本体可见的所有内、外表面的清洁情况，并进行适当的清洗后吹扫干净。根据加气站工艺、加液频率、气源温度等设定泵预冷时间和温度。

（5）加气站操作人员严格按照操作规程使用设备。一是确保在泵启动前和运行过程中，泵池的液面必须超过上轴承，即泵已完全充满液体，减少轴承磨损。二是泵预冷到正常工作温度后才可以启动泵。三是根据销售特点，及时申请调配LNG，避免出现低液位运行现象。

（6）LNG加气站的LNG应尽可能调配同一液厂的液源。在卸液口加装过滤阀，减少液体杂质。由专业人员安装潜液泵，做好密封，减少沙尘侵入。

（7）缩短维修保养时间间隔，由4000小时调整为2500小时，由8000小时调整为5000小时。加强每日、每周检维修工作，检查有无异常振动或噪音，检查紧固件、指甲、阀门、管路系统和仪表。及时维护保养，延长设备使用寿命，降低维修成本。

3.结语

随着LNG潜液泵广泛使用，LNG潜液泵维护保养问题日益突出，本文对LNG潜液泵故障原因分析，提出整改措施，旨在为设备管理人员提供管理方向和方法，并供同行借鉴。

作者简介：

梁刚（1979年06月）男，汉族，本科，中级，中石油甘肃销售分公司，从事设备设施管理方向研究。

张丽娟（1977年11月）女，汉族，本科，中级，中石油甘肃销售分公司。

张莉（1983年10月）女，汉族，本科，中级，哈尔滨天源石化工程设计有限责任公司。