冷凝水输送泵能力不足原因分析及解决措施

【摘 要】本文针对公用装置冷凝水输送泵能力不足导致冷凝水罐频繁溢流问题进行了调查研究，从设备运行、工艺管道、项目改造等方面进行了全面分析，并制定了解决措施。

【关键词】冷凝水输送泵；流量；扬程；效率

陕西北元化工集团股份有限公司（以下简称“公司”）公用装置7℃冷冻水通过溴化锂冷水机组制取，AB线分别配备4台蒸汽型溴化锂机组和4台热水型溴化锂机组，其中蒸汽型溴化锂机组热源为低压蒸汽，热水型溴化锂机组热源为热水，当热水温度低时，通过蒸汽换热器进行加热。蒸汽型溴化锂机组和蒸汽换热器产生的冷凝水由冷凝水输送泵输送至氯氢处理装置使用。在实际运行过程中，公用装置B线冷凝水输送泵因能力不足，导致冷凝水罐频繁溢流，严重影响公用装置的稳定运行，且存在人员烫伤的风险。笔者通过调查研究，找出了冷凝水输送泵能力不足的原因，并结合实际提出了解决办法。

1 冷凝水输送泵技术参数

型号：SFZ80-50-200B，流量：30m3/h，扬程：38米，效率为60%，转速：2900r/min，输送介质：冷凝水，配带电机功率：7.5kW，变频电机，生产厂家：北京第二水泵厂有限公司。

2工作原理及工艺流程

2.1冷凝水输送泵工作原理

冷凝水输送泵为单级离心泵，由电机使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水在离心力的作用下，被甩向叶轮外缘，叶轮中心处由于水在离心力的作用下被甩出后形成真空，冷凝水罐中的水便在大气压力的作用下被压进泵壳内，叶轮通过不停地转动，使得水在叶轮的作用下不断流入与流出，达到了输送水的目的，同时，通过调整电机频率来实现控制输送流量的目的。

2.2工艺流程

冷凝水输送泵的作用主要是将公用工程溴化锂机组和换热器产生的蒸汽冷凝水送出界区。蒸汽型溴化锂机组和板式换热器产生的冷凝水通过管道收集至冷凝水罐，再通过冷凝水泵输送至氯氢处理装置热水罐或除氧器，供后续工序使用。其工艺流程如图1所示。

3 现状及原因分析

3.1运行现状

公用装置B线7℃冷冻水系统在运行过程中，冷凝水输送泵不能满足生产需要，导致冷凝水罐时有溢流情况发生。造成公用装置B线7℃冷冻水系统运行极不稳定。

3.2原因分析

笔者通过查阅相关资料及现场调研，分析原因有以下5个方面。

3.2.1冷凝水输送泵出口只有温度表无压力表，不能监控泵出口压力情况，通过将温度表替换为压力表观察发现管道运行压力为0.4～0.42MPa，泵处于憋压状态，不能正常运行。

3.2.2冷凝水输送泵出口起始段约有15米为DN65碳钢管道，其余为DN80碳钢管道，按照HG/T 20570.6-1995 《工艺系统工程设计技术规范 管径选择》中表2.0.1规定蒸汽冷凝水流速为0.5～1.5m/s【1】。按照最大流速计算，DN65管道最大载流量为：Q=管道截面积*流速=3.14*（65/2）2*1.5*3600=17.9m3/h，不符合泵设计额定流量30m3/h的要求。

3.2.3在运行时，当冷凝水输送泵电机频率调至90%时，电机就出现了轴承高温情况，说明冷凝水输送泵的设计能力已不能满足当前生产需求，从而导致电机过负荷高温。

3.2.4 B线7℃冷冻水系统正常运行投运3台蒸汽型溴化锂机组和2台热水型溴化锂机组，单台蒸汽溴化锂机组额定蒸汽耗量为6265kg/h，蒸汽换热器蒸汽耗量为5000kg/h，按照每吨蒸汽产生1吨冷凝水计算，蒸汽型溴化锂机组每小时产生冷凝水约18吨，蒸汽换热器每小时产生冷凝水约5吨，共计产生冷凝水约18吨+5吨=23吨=23m3，而冷凝水输送泵实际输送流量为17～18m3/h，不能满足实际生产需求，导致冷凝水不能被及时输送出去而造成凝水罐溢流。

3.2.5冷凝水输送泵原输送目的地为氯氢处理装置热水罐，输送距离约300米，高度差约6米，后因新增项目改造将冷凝水输送目的地移至氯氢处理装置新增设备除氧器处，输送距离变为约400米，高度差约为23米。按照HG/T 20570.6-1995 《工艺系统工程设计技术规范 管径选择》中表2.0.2-1规定泵出口为DN80管道时，每100米管道压力降为70KPa（因管道为旧碳钢管道，内部锈蚀较多，所以选最大摩擦压力降）【1】，经计算，400米管道压力降约为0.3MPa，再加上高度差已超出泵的设计扬程。也就是说泵的设计扬程已不能满足生产需求。

4 优化建议措施

4.1 将现有DN65碳钢管道全部更换为DN80碳钢管道，以满足所需流量输送。

4.2 因泵原设计扬程已不能满足目前生产需求，需要对泵进行重新选型。

4.2.1 冷凝水输送泵所需扬程为冷凝水输送高度+管道压力损失，即23米+30米=53米，根据《化工工艺设计手册》泵的选型要求，泵扬程取所需扬程的1.05倍，即53米*1.05≈56米，流量按照原设计303/h计算，所需电机功率计算如下【2】：

泵的轴功率

式中 H——泵的额定扬程，m；

Q——泵的额定流量，m3/s；

ρ——介质密度，kg/m3，冷凝水密度：1000kg/m3；

η——泵额定工况下的效率（按照GB/T13007-2011《离心泵效率》流量为30m3/h时，效率不低于0.648【3】）。

将以上数据套入公式得出Pa=7.06kW。

电机所需功率

式中 ηt——泵传动装置效率，按表1取值，冷凝水输送泵为直联传动取1

K——电机功率裕量系数，按表2取值，冷凝水输送泵电机功率为7.5kW，所以取1.25。

将数据套入公式得出电机功率P=8.82kW， 按照电机功率对照表选电机功率为11kW。

4.2.2 泵按照原设计结构及材质进行选型，只需将扬程调整为56米即可。

5 结语

通过对冷凝水输送泵能力不足的原因进行分析研究发现，泵能力不足的主要原因为介质输送距离和高度发生变化，超出泵设计扬程导致。所以，需要我们加强设备实施、工艺管线、项目改造的管理，科学论证改造项目的可行性，确保生产系统的长周期稳定运行。

【参考文献】

［1］HG/T 20570.6-1995 《工艺系统工程设计技术规范 管径选择》

［2］中石化上海工程有限公司《化工工艺设计手册》第五版 上册

［3］GB/T13007-2011《离心泵效率》

作者简介：郭磊（1987-），男，陕西榆林人，本科学历，化工助理工程师，