液化气外输泵工艺适应性操作程序优化

贾雷 张飞宇

摘 要：针对液化气近期外输过程中外输泵出现数次轴承、轴套和屏蔽套打碎的问题，从表现的问题现象和设备运行情况着手，结合工艺工况管理操作优化，利用控制系统优化解决液化气外输泵故障问题，降低了外输泵的故障率，有效解决了因外输泵频繁故障造成液化气外输无法正常进行的问题，保证了下游用户的液化气供给，也为各类外输泵处理此类问题积累了经验，提供了更多的处理思路和方法。

关键词：液化气；屏蔽泵；故障分析；控制优化

前言

随着液化气产品火车运输的常态化，产品从天然气处理站（轻烃站）向装车末站管线外输也趋于常态。而近期出现的外输泵频繁故障问题，严重影响了液化气产品的外输时效。因此，结合工艺管理操作优化，利用控制系统优化解决液化气外输泵故障问题。既降低了外输泵的故障率，有效解决了因外输泵频繁故障造成液化气外输无法正常进行的问题；也为各类外输泵处理此类问题积累了经验，提供了更多的处理思路和方法。

1 生产概况

1.1介质物理特性

输送介质液化气产品为丙、丁烷混合物，组分含量大于95%，标准密度为0.52t/m³，黏度小，液相状态呈非均质分布，极易气化，常以气、液两相存，并且随压力、温度的变化而变化。

1.2 外输泵选型及主要参数

液化气外输泵选用隔爆型屏蔽电泵，型号为NW7 4H-322HBMT-50-40-125-14-F,属离心泵，屏蔽泵没有外部润滑器系统，依靠输送介质完成对轴承等部件的润滑、冷却，故屏蔽泵在无液体时严禁运转。

2 生产运行中存在故障问题及原因分析

2.1 故障现象和问题

2.1.1 1号球罐外输时多次出现液位不降现象

天然气处理站内共建有两座200m³液化气球罐，装置投运后不久扩建了液化气、轻烃外输流程，两座球罐通过切换流程可实现单独外输和同时外输等功能。在近半年的液化气外输过程中，数次出现1号球罐外输时液位不降现象。单独1号罐用于外输，液位下降速度很慢；1号罐和2号罐同时外输时，在1号罐压力和液位均高的情况下，2号罐液位下降正常，而1号罐较慢，按照连通器原理，两罐在底部相通后，高液位会向低液位流动，直至两罐液位持平，但这种情况在两罐同时外输时并未出现。

2.1.2 外输泵出现数次抽空无法启泵的状况

当时，导通球罐至泵流程后，按照操作规程进行启泵，泵无法打起压力且进口波动较大，从进口压力表考克泄压口也无法排出液化气，再从泵的运行情况判断无液进入泵体。

2.1.3 连续出现外输泵故障

近期连续损坏液化气外输泵，平均每月出现一次故障，每次泵的损坏部件基本一致，都为泵内轴承、轴套和屏蔽套打碎。通过查阅资料以及现场分析，判断损坏原因主要为泵抽空所致。

2.2 故障原因分析

2.2.1 工艺流程方面

液化气球罐至外输泵之间管线或阀门可能存在堵塞现象，使液化气外输泵在运行过程中出现抽空；或外输泵泵体至球罐的回流管线或阀门可能存在堵塞现象，使回流液化气不能正常排出，散热不及时造成泵体高温，液化气汽化，最终导致外输泵内部部件的损坏。

2.2.2 外输泵设备方面

通过对输送介质、流速、管径、扬程、排量、输出功率等技术参数的分析统计，确定泵的选型合理，符合工艺运行条件。

2.2.3 运行操作方面

前期外输泵连续运行直到球罐低液位，长时间的运行导致泵体发热，液化气汽化导致泵体干磨；且泵运行过程中，球罐边生产边输出，有气可能窜入泵体，导致泵内轴承干磨。

2.2.4 仪电控制方面

泵运行异常时，重点监控参数外输压力（PT302）和外输流量（FT302）在中控室DCS系统中都有监测点，但没有流量高、低报警功能；同时现场人员错时巡检发现不及时，人为现场停泵具有一定的滞后性，且控制回路不具备自动停泵功能。

2.3 故障处理思路

在进行装置停产检修时，对液化气球罐至液化气外输泵之间的管线或阀门、外输泵泵体至球罐回流管线或阀门进行全面检查。

在不停产检修的情况下，加强仪表监测和自控改造。一方面中控DCS系统中添加液化气外输流量高、低报警功能；一方面针对泵出口压力监测较灵敏的实际情况，添加泵出口压力远程监测点，同时在DCS系统中设置压力高、低位报警，通过中控编程、组态，监测泵出口压力，实现连锁自动停泵和远程手动停泵功能。

在保证正常生产和外输的情况下，合理优化运行时间和运行方式。

3 故障处理措施及操作程序优化

3.1工艺操作部分处理措施

通过倒罐、清罐的方式，对1号罐出口

阀门进行了拆除检查，对罐顶气相平衡阀进行了更换，未发现有堵塞的现象。

进一步优化了操作规程，原外输泵连续运行直到球罐低液位，且泵运行过程中，球罐边生产边输出，运行方式和运行时间存在不合理。现规定：外输泵每运行8小时，需停运3小时，避免长时间运行出现泵体发热、汽化、干磨等现象；液化气球罐一备一用，液化气仅外输备用罐，避免边进边输，加速汽化现象；同时合理规定球罐最低液位，避免液位过低，造成气串液现象。

3.2仪电方面优化组态和程序设计

3.2.1自控程序设计

首先，分析控制要求，进行编程：

STEP 01 CST

STEP 02 CST

STEP 03 IN RI01

STEP 04 IN RI02

STEP 05 SUB

STEP 06 STM M01

STEP 07 IN M01

STEP 08 BIN 17

STEP 09

STEP 10

STEP 11 IN BI01

STEP 12 OR BI03

STEP 13 OUT BO01

STEP 14 GTO 20

STEP 15

STEP 16

STEP 17 IN BI02

STEP 18 OR BI03

STEP 19 OUT BO01

STEP 2O END

第二，在DCS系统中对IA系统ICC进行组态，并将程序写入。

3.2.2电气控制回路设计，见图1。

图1 电气控制原理图

3.2.3控制原理及功能

图1中系统设置连锁停泵压力值1.4MPa,正常外输的情况下,设定值低于泵出口压力，控制模块FBM242输出“0”，控制回路继电器线圈KA无电，常闭触点保持闭合，泵正常运行；当外输泵出现意外抽空时，泵出口压力瞬间降低，低于设定压力值1.4MPa，FBM242输出“1”，KA得电，其常闭触点断开，自动停泵；在停输状态下，泵出口压力低于压力设定值，KA常闭触点断开，此时回路维持开路状态，所以启泵时应先将旋钮SA旋至“闭合”位置，然后按下启动按钮SB1，压力稳定后将旋钮SA旋至“断开”位置,停泵时只需现场按下停止按钮SB2；同时中控也可远程手动停泵。就可以实现在DCS系统中给定外输压力和外输流量一个最小值，一旦达到这个最小值，液化气外输泵会立即联锁停泵，从而保护泵不被损坏的效果。

4 结论和建议

液化气外输泵工艺适应性操作程序优化后，能够有效监测液化气外输泵运行状态，提高泵的运行效率，最终提高液化气外输时效。截至目前，液化气外输泵已经平稳运行9个月，未发生外输泵故障问题。

添加泵运行异常时的自动停泵和远程手动停泵功能，可推广应用到液化气装车泵、轻烃装车泵及外输泵上，以保证生产装置的安全、平稳、高效、运行。同时，一方面大大降低了泵的维修成本，另一方面每次维修都会有一定量液化气的排放和泄漏，维修次数的减少也大大降低了安全风险。

仪电部分的创新性程序优化，能够在外输泵自身TRG轴承检测器保护的基础上，实现有效远程监控泵的运行状况。确保发生异常时能及时发现和有效控制，可大大延长泵的使用寿命，降低维修费用，减轻劳动强度，有显著的远期经济效益和很强的实用推广价值。

参考文献：

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