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关于泵的风险讨论和保护措施

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点击次数:  更新时间:2018-04-04 10:09:44  【打印此页】  【关闭

  泵,是一种用来移动液体、气体或特殊流体介质的装置,即是对流体作功的机械。做为动力传输的重要设备,在我们的装置中是最常见的动力设备。泵是受原动机控制,驱使介质运动,是将原动机输出的能量转换为介质压力能。装置中,最常见的一般有叶轮泵、容积泵、喷射泵等。

  做为转动设备,在连续运转装置中,长时间处于运行状态,存在的风险也是很高的。长时间转动输送物料的过程中,不可避免会出现腐蚀、堵塞、机封泄漏、轴承损坏等风险,极有可能导致转动部位损坏,甚至由于输送介质泄漏导致中毒、着火等事故发生。在装置运转中,由于泵故障导致的安全事故也时有发生。如果我们在装置设计之初,进行了工艺安全分析,对于装置工艺存在的安全风险有了详细的了解,对泵的安保措施定期检查,那么,这样的安全事故是不是可以避免呢?


对于泵的风险讨论,我们首先从压力来讨论。泵的输出压力,主要是物料自身压力和泵的动力源传输的压力之和。可用以下公式表示:P=P静+P动 (1)

  其中,P静可以是物料自身带来的压力:主要包括物料上游容器控制压力以及物料可能的液面高度静压;P动是泵的原动能提供的,装置设计时根据泵的出口最大压力是否满足系统压力要求来选择泵,正常操作压力应考虑到泵的效率。那么,泵怎么还会存在压力高导致超压泄漏呢?

  其实,对于泵而言,装置设计时,按照系统对应的允许压力,泵相关的管线、下游设备会选择对应的压力等级,但是考虑到装置的投资,可能会降低下游设备的压力等级。所以,我们在讨论泵的压力风险时,首先应计算泵的出口最大压力。必须注意:泵输送介质是否会发生变化?这是容易忽视的一点,尤其是在检修清洗期间可能导致管线或下游设备超压。


对于泵来说,可能导致超压的原因有:

  1、下游管线或设备堵塞;

  2、下游阀门故障关闭;

  3、输送介质变化,密度大于设定介质。

  风险:

  泵出口达到最大压力,可能导致下游管线及设备超压。

  保护措施:

  1、审查装置设计时下游管线和设备是否按照最大压力来设计(公众号:泵管家);

  2、那么相关的保护措施是否具备:安全阀;其它泄压措施(放空、压控);

  3、审查泵设计是否考虑到介质变化;如果没有考虑,操作规定来防止超压并能传达到操作者。


如果泵有备台,可能备泵存在超压的风险:

  原因:

  备泵入口阀关闭,出口阀未关或内漏时。

  风险:

  在用泵出口压力会传到备泵泵体及备泵入口管线,造成备泵入口管线超压。

  保护措施:

  1、备泵出口应该有单向阀设置;

  2、如果担心单向阀内漏,可将泵入出口管线压力等级设置为相同压力;

  3、操作规程可以规定入口阀门设置常开。

  这样,既可以从设计角度防范风险发生可能,同时从操作角度来避免风险原因出现。

  泵的运行过程中会出现压力低现象吗?当然,这个也会有,如果由于以下原因:

  入口阀门故障或管线堵塞;

  存在风险:

  泵不上量,出口压力低,严重时可能导致泵损坏。

  保护措施:

  1、现场出口压力检查,操作规程规定相关检查措施;

  2、泵自身有自保系统;

  3、泵下游流量报警可以提醒操作人员。

  同时,为保护泵,泵前设置过滤系统;更甚者泵前还设置反冲洗过滤系统,主要也是针对物料性质来保护泵。

  泄漏,在我们的装置运转过程中,是很常见的事件。而导致泄漏的原因,一般而言,腐蚀、工艺异常波动、材料选型错误等都可能造成泄漏。在生产装置中,最常用的输送机械-泵,发生泄漏的事件也比比皆是。众所周知,装置连续运转,泵也就长时间处于运转过程,其间由于磨损、物料冲刷、物料腐蚀等导致泄漏在装置中是很常见的事情,但是,往往是这样的小事件却导致安全事故的发生,甚至发生重大事故。对于泵,我们也可以运用HAZOP分析方法来进行风险讨论。

  2015年4月10日,大连西太平洋石油化工有限公司加氢裂化装置汽提塔塔底泵泄漏着火,塔底泵上方一条管线(直径200mm)开裂,管线内油气在开裂处燃烧,事故造成3台泵、泵上方框架、少量仪表和动力电缆过火,一条管线开裂,无其他设备损坏,无人员伤亡。

  事故原因是:汽提塔塔底泵密封失效,泄漏着火。通过对泵解体检查,轴承损坏是密封快速失效的主因。机泵在高速运转过程中,由于轴承严重损坏,设备产生剧烈震动,导致机械双密封快速同时失效,介质泄漏,遇轴承体摩擦产生的高温,引发着火。

  2015年4月10日22时57分,主控室操作员通过视频监控,发现加氢裂化装置汽提塔附近泵区着火,经确认,为汽提塔塔底泵泄漏着火,西太公司装置紧急泄压,切断隔离汽提塔进出料管线阀门, 装置操作退守到稳定状态,消除事故进一步扩大的可能性。23时,公司消防车辆到达现场灭火冷却, 23时30分火势减弱,由于电缆线过火,须手动关闭全部切断阀,为确保人员安全、不发生次生灾害,待汽提塔、塔底泵彻底隔离,确保安全后,11日1时35分扑灭塔底泵明火。

  为防止可燃气体聚集,导致次生事故,采取消防冷却控制燃烧方式对管线开裂处火点留明火,管线及其连通装置内的油气基本燃尽后,4时50分余火完全熄灭,并成功封堵管线及装置内残存的油气。以上事故的发生,其实在HAZOP分析中完全可以分析出相关风险:

  原因:泵轴承损坏,震动导致密封失效。

  后果:介质泄漏,遇轴承体摩擦产生的高温,引发着火。严重时导致火灾爆炸发生。

  保护措施:1、可燃气体报警仪;2、现场消防设施;3、视频监控;4、操作规程定点巡检,设备定期检查。

  正是由于保护措施到位,事故发生时现场操作人员能迅速处理,事故未进一步扩大。


对于泵的风险,肯富来水泵在这儿进行详尽的讨论,并列出可能需要的保护措施:

  原因:密封材质选型不当;抽空、气蚀或较长时间憋压,导致密封破坏;;润滑失效引发轴承损坏导致密封损坏;工况频繁变化或调整导致密封损坏;

  后果:泵损坏,物料泄漏,污染环境。严重时,物料大量泄漏,泄漏物料引发火灾爆炸事故。

  保护措施:1、泵采用可靠密封(如双端面密封);2、DCS增设紧急停泵设施;3、泵上游设备增加紧急切断阀;4、视频监控;5、可燃气体报警仪(或烟感报警器、火焰探测器等);6、现场消防设施;7、操作规程规定定期巡检,定期检查。

  当然,所有以上保护措施都设置齐全,安全系数就很高。但是,在这样的投资也非常高。其实,在实际装置设计中,为防止泵泄漏引发事故,考虑到装置的投资,输送介质的危险程度,以上保护措施有选择性的使用。例如:1997年,某石化公司发生过密封突然失效、液化气大量泄漏的情况。2011年,某公司丙烯进料泵机械密封突然失效,丙烯泄漏。同一公司发生类同事故,原因都是因为泵密封采用的是单端面多弹簧结构。后来,公司对危险程度高的泵,采用双端面机械密封来提高密封的稳定性和可靠性,同时,在现有高风险设备和易燃易爆机泵出入口增加紧急切断阀,在操作间内增设紧急停泵按钮,实现远程控制;同时,操作规程明确应急操作的关键步骤,体现事故状态下应急操作的优先顺序,提高事故发生的应急效率。

  在装置设计中,我们对于泵泄漏的保护措施,不外乎采取就是防止措施、减缓措施,泵自身增设防止措施,泵周围设置减缓措施,这些安全保护措施的启用,可以最大限度的保护装置。想一想:泵发生泄漏,只是滴漏可能不会发生重大事故;连续运转过程中,如果未能及早发现,大量可燃物外泄,一旦点火燃烧,那么想控制就不是那么容易了。而泵附近的设施设备被点燃,那么很可能导致更严重的火灾爆炸事故。既然,我们通过HAZOP分析能发现这些风险,那么这些安全保护措施为什么不能采用呢?不要等到事故发生时再来补救,那时候后悔都晚了。风险是客观存在的,关键看你是否真正提高了风险防范意识,是否真正想保证你的装置安全。当心泄漏,确保装置安全!


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