尿素熔融泵机封及仪表控制系统的优化
谭晓龙，刘宁娟
（青海盐湖工业股份有限公司化工分公司化肥厂，青海 格尔木816000）
［摘 要］简述尿素熔融泵自试车以来出现的问题，对其进行分析和总结，提出设备机封和仪表控制系统的改进及操作管理方面的优化措施，保证了尿素熔融泵的安全、稳定、长周期运行。
［关键词］尿素熔融泵；机封；液位计；改造；操作管理优化
［中图分类号］TQ 441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2015）03-0050-03
0 引 言
我厂尿素装置采用荷兰Stamicarbon传统的二氧化碳汽提工艺，产能为1 000 t/d小颗粒尿素。尿素熔融泵是蒸发系统的关键设备，其能否实现稳定运行，直接关系到尿素产品的质量和产量。
我厂采用的是西安泵阀总厂生产的BWT-100-50-315型尿素熔融泵（06J0108A/B），其主要性能参数为：介质温度140 ℃，转速2 900 r/min，出口压力1.559 MPa，扬程126 m，额定流量41 m3/h，额定轴功率42.9 kW，清水轴功率32.04 kW。该泵的作用是将进口压力为0.159 MPa、温度为138 ℃以上、浓度为99.7%（质量分数）的尿液升压后，送至高度为95 m的造粒塔进行造粒。
1 尿素熔融泵运行过程中出现的问题
自2012年试车以来，尿素熔融泵运行极不稳定，不能长周期稳定运行，严重影响尿素的生产。主要问题有机封泄漏、尿液进入轴承箱体、泵轴断裂及叶轮背帽损坏等。其中，机封泄漏、更换频繁是造成其不能长周期稳定运行的主要原因。据检修统计，更换一次机封一般只能运行10～15 d；有时备用泵未检修完，运行泵又因机封泄漏导致蒸发系统停车。
（1）2012年2月试运行至2012年5月，因机封泄漏过于频繁，备用泵机封未检修完，运行泵因机封泄漏不能运行，导致尿素高压系统由满负荷减至70%负荷、蒸发系统停车抢修尿素熔融泵达3次。
（2）2012年5月至2013年10月，更换机封多达40余次；其中，因机封动静环破碎或机封偏磨而造成机封泄漏的情况达30次左右。机封泄漏造成尿素熔融泵不能稳定运行的频率高达87%以上。
（3）2012年10月10日，检修熔融泵时，发现叶轮背帽上有缺陷。
（4）2013年1月13日，检修熔融泵时，发现叶轮背帽从上背帽的螺纹根部断裂。
（5）2013年3月21日，尿液进入熔融泵轴承箱体，致使润滑油变质。
2 问题分析
原设计尿素熔融泵机封采用硬质合金（U22U22M5G），动环安装在轴套上，静环安装在静环座上，静环与静环座通过O型圈密封，静环座内设有机封冷却水。当泵出现抽空状况后，机封动环与静环之间的液膜被破坏，造成动环、静环严重磨损；当机封动环、静环表面所镀特殊的金属材料严重磨损后，机封之间间隙增大，密封不严，出现泄漏。其机封水密封主要靠水封环密封，当机封泄漏后，泵体内压力大于机封水压力，导致尿液沿轴向外泄漏，有时甚至进入轴承箱体，严重影响尿素熔融泵的安全、稳定运行。
据工艺要求，尿素熔融泵入口液位不能控制得过高，只能在泵入口视镜的1/3~2/3处，否则尿素产品中缩二脲含量将增大，产品质量会下降。设计尿素熔融泵入口液位是通过出口调节阀（LV1135）进行控制，出口调节阀的开度则是通过入口管路上液位计检测的液位高低进行控制。 在实际运行中，液位计（LIC1135）测量的是管路液位，其安装位置距离尿素熔融泵较近（尿素熔融泵安装位置标高为EL：108 750 mm；EL：100 000 mm为基准面标高，即框架一楼地面标高；液位计安装标高为EL：114 897 mm，液位计与泵之间距离为6 147 mm），当LIC1135测量显示液位低时，LV1135阀还未来得及关闭，泵早已经抽空，开始振动——仪表测量控制比较滞后，阀门开关比较频繁，造成泵入口液位不稳定，操作人员常常将该控制回路投至手动操作，无形中增加了操作人员的劳动强度。
通过分析，振动大是直接造成机封破碎、轴断及叶轮锁帽损坏的主要原因。由于液位测量控制较滞后，而且一段蒸发分离器内压力（-35～-40 kPa）和二段蒸发分离器内压力（-65～-70 kPa）均为负压，工艺操作时，真空度波动，造成过料不稳，也会产生抽空现象。另外，运行过程中泵叶轮附近形成负压区，当泵抽空，介质从15～17 m高度流下时，高速流动的尿液对叶轮或锁帽产生冲击，造成泵的振动（即泵入口液位不稳定，泵抽空），使叶轮及泵轴受到不均匀的轴向和径向力，从而造成泵轴损坏。
检修质量不高，机封安装不到位，致使机封偏磨造成机封泄漏。
3 改造措施
更多内容请见《中氮肥》2015年第3期