9E燃机电厂LNG气化站国产烃泵的维护应用分析

9E燃机电厂LNG气化站国产烃泵的维护应用分析

张果左明亮

（广州协鑫蓝天燃气热电有限公司广东广州511356）

摘要：本文以9E燃机电厂LNG气化站运行维护的实际经验，通过对潜液泵和柱塞泵在运行中的安全性分析，以及潜液泵和柱塞泵在运行维护所消耗的成本进行经济性分析，从而为燃机电厂LNG气化站对增压设备的选择上提供参考依据。

关键词：潜液泵柱塞泵安全性经济性

0引言

随着燃气轮机在国内的高速发展，LNG气化站在燃料供应和供冷应用上逐渐得到更广泛的应用。广东某燃机电厂，是国内第一家使用LNG气化站并长期运行的燃机电厂，也是国内第一家使用国产化增压设备的燃机电厂。在电厂投产以来，积累了大量的国产烃泵——潜液泵和柱塞泵的运行维护经验，为以后燃机电厂建立LNG气化站对增压设备选择和运行维护上提供了宝贵的经验。

1LNG气化站增压设备简介

广东某燃机电厂配置了两台9E型燃机，为满足燃料供应，LNG气化站特配置了2台55m3/h的潜液泵和7台20m3/h的柱塞泵，这两种烃泵均为变频调节，具体参数如表1所示。这些烃泵的运行时间均超过一年，且保障了两套机组正常满负荷运行。在运行过程中同时发现这两种烃泵的不足如下：潜液泵运行稳定、可靠，安全性和经济性较高，整体优于柱塞泵，但起压时间较慢；柱塞泵故障率高、备件消耗量大、维护费用高，但是安装维护较为简单，起压速度快。所以出于机组安全稳定运行考虑，选择同时使用潜液泵和柱塞泵。

2潜液泵和柱塞泵运行安全性分析

2.1潜液泵安全性分析

广东某燃机电厂所使用的两台潜液泵是此泵生产厂家生产的同型号首批泵，本身带有一定的科研性质，在首次安装完成的试运初期，发生了轴承抱死的故障，所以进行了返厂改进优化。之后再次安装并投入运行，本次试运初期又因振动波动出现过跳闸现象，经过与厂家的沟通，分析认为此现象是振动探头的原因或者系统内有冰渣的原因导致的。而且，仅因为振动波动就能引起跳泵，这样的保护设置很不合理，因此将振动高跳泵的保护退出。只设置潜液泵的液位和电流保护，保证其正常运行，对振动进行监视。将振动保护退出之后此泵一直作为机组连续运行的主力烃泵，没有出现过因为潜液泵本身的原因而导致的故障，可靠性高。但因为潜液泵出力较大，一旦出现跳闸现象，对机组的负荷影响巨大。

2.2柱塞泵的安全性分析

柱塞泵工作时柱塞做连续的往复运动，振动较大，导致密封件磨损、出力降低等故障频繁发生。在柱塞泵的实际运行过程中，发生过下述故障：

1）管道振动严重。增加管道支架可以缓解管道振动，但无法做到根除。

2）出口软管破裂使LNG大量泄漏。将软管换成U型硬管可以缓解此现象，但由于振动原因，U型管接头处仍会发生泄漏。

3）出口阻尼器压力表取样管因振动而断裂。对此进行加固之后仍会发生取样管断裂现象。

4）泵头密封件磨损严重，连续运行约4天~7天则需拆下泵头更换其密封件。

5）泵头活塞杆起鼓、螺纹滑丝损坏，平均每个月需要返厂维修2个柱塞泵头。

6）泵头的连接螺栓断裂，平均每个月断裂1个连接螺栓。

7）传动箱曲轴断裂1次。

8）易出现出力下降现象。一方面其工作原理决定了活塞环容易磨损，活塞环磨损后则会造成出力下降；另一方面抗气化能力差，当有气体进入泵头后，因气体被压缩而无法将液体打出，造成出力的严重下降。泵头集气的典型原因就是储罐内进入了气质相差较大的多种LNG，不同气化温度的LNG混合后，气化温度更低的LNG就会发生气化产生气泡，含有气泡的LNG则会沿着管道进入泵头。

总之，在广东某燃机电厂24小时不间断运行的工况下，柱塞泵的安全可靠性低，故障率高，维护工作量大。但因单台柱塞泵出力较低，为保证机组正常运行，特采用多台柱塞泵同时运行，当某台柱塞泵出现跳闸现象时，对机组负荷的影响相对较小。

2.3潜液泵和柱塞泵运行故障跳泵之后燃机运行的安全性分析

9E型燃气轮机正常阀站进气压力为2.4MPa，当在非初级模式运行且速比阀前天然气压力低于2.17MPa时，延时0.25s触发快速降负荷信号，降负荷率为83MW/min，负荷降至初级模式后则终止降负荷信号，若天然气压力继续降低，最终将无法保持带负荷运行而解列停机。天然气供应系统从LNG气化器出口至DLN阀站前进行容量计算为46.24m3，不计算流损以及气化器前液态LNG影响情况下，仅按运行压力管路分布情况计算，当潜液泵和柱塞泵全部跳泵时，理论上能保持11s内燃机不快速降负荷，而实际运行中无法达到11s。通过试验，柱塞泵启动后起压的时间（从启动到出口压力达到2.5MPa以上）为11s，潜液泵起压的时间为20s。由此可见，一套机组运行时，由一台潜液泵单独出力，当潜液泵故障跳闸之后，即使联锁起动备用潜液泵，无法保证机组不降负荷运行。

因此，为了保证机组运行的安全性，对潜液泵和柱塞泵的运行方式做了以下规定：

当仅有一套机组运行时，潜液泵运行方式为1台潜液泵+1台柱塞泵运行，投入备用潜液泵联锁；当有两套机组运行时，潜液泵运行方式为2台潜液泵+1台柱塞泵运行，投入三台柱塞泵联锁。

3潜液泵和柱塞泵运行维护经济性

3.1耗电量

改造后的潜液泵可以满足一套机组满负荷运行，但从安全角度考虑，只有一套机组运行时，还需要搭配1台柱塞泵运行。1台柱塞泵的运行电流约50A，1台潜液泵的运行电流约134A，则输液烃泵总运行电流为184A；如果不采用潜液泵，若要保证一套机组满负荷运行则需要同时运行4台柱塞泵，输液烃泵总运行电流为200A。即：运行潜液泵加一台柱塞泵比全运行柱塞泵的用电量少，每小时节省电量约为8.95kWh，每个月节省电量约为6444kWh，按0.745元/kWh计算，每个月节省约4800元。因此，从耗电量方面看，潜液泵加一台柱塞泵的运行方式比全柱塞泵运行方式更为节能。

3.2日常维护费用

潜液泵首次购买安装费用较高，国产约200万元，且购买周期较长，安装调试周期长；柱塞泵首次购买安装费用较低，总共费用约30万元，购买周期短，安装调试周期短。因为柱塞泵本身结构的制约，使其具有日常维护量大，备品备件消耗多，资金占用高等特点。2016年此泵所消耗的备件清单如表2所示。

2016年，柱塞泵所消耗的备品备件价值约20万元，月平均1.67万元，而潜液泵几乎免维护，只有在出现故障的情况下，通知厂家到现场解决，暂时没有产生费用。除此以外，柱塞泵的维护还消耗了大量的人力。因此，柱塞泵的维护费用比潜液泵高，经济性较差。

潜液泵维护上暂时没有可借鉴的经验，根据厂家运行维护手册，平时不需要定期检查维护，只有在设备故障的情况下，通知厂家到现场解决，每运行20000小时定期返厂维修，需根据潜液泵拆检情况定费用，因此维护费用暂时无法预测。

4总结

从安全性方面比较，潜液泵要优于柱塞泵，维护工作量较少。但该泵为厂家生产的该型号的首批泵，其问题还暂未暴露，且因其出力比柱塞泵大，一旦发生跳闸现象，对机组的影响也更大。

从经济性方面比较，柱塞泵的耗电量和日常维护费用高于潜液泵，但初装费和最终维护费低于潜液泵，所以应考虑现场实际需求来选择。

因此在日常运行维护上，无论从安全上还是从经济角度考虑，应当优先选择潜液泵。但是出于机组安全运行考虑，建议选择潜液泵与柱塞泵同时使用，当潜液泵故障跳闸时，联锁启动备用泵可以保证天然气压力，燃机不会发生快速降负荷异常现象。