泵的風(fēng)險(xiǎn)討論和保護(hù)措施

葉輪泵

泵，是一種用來移動(dòng)液體、氣體或特殊流體介質(zhì)的裝置，即是對(duì)流體作功的機(jī)械。做為動(dòng)力傳輸?shù)闹匾O(shè)備，在我們的裝置中是最常見的動(dòng)力設(shè)備。泵是受原動(dòng)機(jī)控制，驅(qū)使介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，是將原動(dòng)機(jī)輸出的能量轉(zhuǎn)換為介質(zhì)壓力能。裝置中，最常見的一般有葉輪泵、容積泵、噴射泵等。

做為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)裝置中，長(zhǎng)時(shí)間處于運(yùn)行狀態(tài)，存在的風(fēng)險(xiǎn)也是很高的。長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)輸送物料的過程中，不可避免會(huì)出現(xiàn)腐蝕、堵塞、機(jī)封泄漏、軸承損壞等風(fēng)險(xiǎn)，極有可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)部位損壞，甚至由于輸送介質(zhì)泄漏導(dǎo)致中毒、著火等事故發(fā)生。在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于泵故障導(dǎo)致的安全事故也時(shí)有發(fā)生。如果我們?cè)谘b置設(shè)計(jì)之初，進(jìn)行了工藝安全分析，對(duì)于裝置工藝存在的安全風(fēng)險(xiǎn)有了詳細(xì)的了解，對(duì)泵的安保措施定期檢查，那么，這樣的安全事故是不是可以避免呢？

對(duì)于泵的風(fēng)險(xiǎn)討論，我們首先從壓力來討論。泵的輸出壓力，主要是物料自身壓力和泵的動(dòng)力源傳輸?shù)膲毫χ?。可用以下公式表示：P=P靜+P動(dòng) (1)

其中，P靜可以是物料自身帶來的壓力：主要包括物料上游容器控制壓力以及物料可能的液面高度靜壓；P動(dòng)是泵的原動(dòng)能提供的，裝置設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)泵的出口最大壓力是否滿足系統(tǒng)壓力要求來選擇泵，正常操作壓力應(yīng)考慮到泵的效率。那么，泵怎么還會(huì)存在壓力高導(dǎo)致超壓泄漏呢？

其實(shí)，對(duì)于泵而言，裝置設(shè)計(jì)時(shí)，按照系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的允許壓力，泵相關(guān)的管線、下游設(shè)備會(huì)選擇對(duì)應(yīng)的壓力等級(jí)，但是考慮到裝置的投資，可能會(huì)降低下游設(shè)備的壓力等級(jí)。所以，我們?cè)谟懻摫玫膲毫︼L(fēng)險(xiǎn)時(shí)，首先應(yīng)計(jì)算泵的出口最大壓力。必須注意：泵輸送介質(zhì)是否會(huì)發(fā)生變化？這是容易忽視的一點(diǎn)，尤其是在檢修清洗期間可能導(dǎo)致管線或下游設(shè)備超壓。

容積泵

對(duì)于泵來說，可能導(dǎo)致超壓的原因有：
1、下游管線或設(shè)備堵塞；
2、下游閥門故障關(guān)閉；
3、輸送介質(zhì)變化，密度大于設(shè)定介質(zhì)。
風(fēng)險(xiǎn)：
泵出口達(dá)到最大壓力，可能導(dǎo)致下游管線及設(shè)備超壓。
保護(hù)措施：
1、審查裝置設(shè)計(jì)時(shí)下游管線和設(shè)備是否按照最大壓力來設(shè)計(jì)(公眾號(hào):泵管家)；
2、那么相關(guān)的保護(hù)措施是否具備：安全閥；其它泄壓措施（放空、壓控）；
3、審查泵設(shè)計(jì)是否考慮到介質(zhì)變化；如果沒有考慮，操作規(guī)定來防止超壓并能傳達(dá)到操作者。

如果泵有備臺(tái)，可能備泵存在超壓的風(fēng)險(xiǎn)：
原因：
備泵入口閥關(guān)閉，出口閥未關(guān)或內(nèi)漏時(shí)。
風(fēng)險(xiǎn)：
在用泵出口壓力會(huì)傳到備泵泵體及備泵入口管線，造成備泵入口管線超壓。
保護(hù)措施：
1、備泵出口應(yīng)該有單向閥設(shè)置；
2、如果擔(dān)心單向閥內(nèi)漏，可將泵入出口管線壓力等級(jí)設(shè)置為相同壓力；
3、操作規(guī)程可以規(guī)定入口閥門設(shè)置常開。
這樣，既可以從設(shè)計(jì)角度防范風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能，同時(shí)從操作角度來避免風(fēng)險(xiǎn)原因出現(xiàn)。

泵的運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)壓力低現(xiàn)象嗎？當(dāng)然，這個(gè)也會(huì)有，如果由于以下原因：
入口閥門故障或管線堵塞；
存在風(fēng)險(xiǎn)：
泵不上量，出口壓力低，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致泵損壞。
保護(hù)措施：
1、現(xiàn)場(chǎng)出口壓力檢查，操作規(guī)程規(guī)定相關(guān)檢查措施；
2、泵自身有自保系統(tǒng)；
3、泵下游流量報(bào)警可以提醒操作人員。
同時(shí)，為保護(hù)泵，泵前設(shè)置過濾系統(tǒng)；更甚者泵前還設(shè)置反沖洗過濾系統(tǒng)，主要也是針對(duì)物料性質(zhì)來保護(hù)泵。

噴射泵

泄漏，在我們的裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，是很常見的事件。而導(dǎo)致泄漏的原因，一般而言，腐蝕、工藝異常波動(dòng)、材料選型錯(cuò)誤等都可能造成泄漏。在生產(chǎn)裝置中，最常用的輸送機(jī)械-泵，發(fā)生泄漏的事件也比比皆是。眾所周知，裝置連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，泵也就長(zhǎng)時(shí)間處于運(yùn)轉(zhuǎn)過程，其間由于磨損、物料沖刷、物料腐蝕等導(dǎo)致泄漏在裝置中是很常見的事情，但是，往往是這樣的小事件卻導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，甚至發(fā)生重大事故。對(duì)于泵，我們也可以運(yùn)用HAZOP分析方法來進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)討論。

2015年4月10日，大連西太平洋石油化工有限公司加氫裂化裝置汽提塔塔底泵泄漏著火，塔底泵上方一條管線（直徑200mm）開裂，管線內(nèi)油氣在開裂處燃燒，事故造成3臺(tái)泵、泵上方框架、少量?jī)x表和動(dòng)力電纜過火，一條管線開裂，無其他設(shè)備損壞，無人員傷亡。
事故原因是：汽提塔塔底泵密封失效,泄漏著火。通過對(duì)泵解體檢查，軸承損壞是密封快速失效的主因。機(jī)泵在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,由于軸承嚴(yán)重?fù)p壞,設(shè)備產(chǎn)生劇烈震動(dòng),導(dǎo)致機(jī)械雙密封快速同時(shí)失效,介質(zhì)泄漏,遇軸承體摩擦產(chǎn)生的高溫,引發(fā)著火。
2015年4月10日22時(shí)57分,主控室操作員通過視頻監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)加氫裂化裝置汽提塔附近泵區(qū)著火,經(jīng)確認(rèn)，為汽提塔塔底泵泄漏著火,西太公司裝置緊急泄壓,切斷隔離汽提塔進(jìn)出料管線閥門, 裝置操作退守到穩(wěn)定狀態(tài)，消除事故進(jìn)一步擴(kuò)大的可能性。23時(shí),公司消防車輛到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)滅火冷卻, 23時(shí)30分火勢(shì)減弱,由于電纜線過火，須手動(dòng)關(guān)閉全部切斷閥，為確保人員安全、不發(fā)生次生災(zāi)害，待汽提塔、塔底泵徹底隔離，確保安全后，11日1時(shí)35分撲滅塔底泵明火。
為防止可燃?xì)怏w聚集，導(dǎo)致次生事故，采取消防冷卻控制燃燒方式對(duì)管線開裂處火點(diǎn)留明火，管線及其連通裝置內(nèi)的油氣基本燃盡后，4時(shí)50分余火完全熄滅，并成功封堵管線及裝置內(nèi)殘存的油氣。以上事故的發(fā)生，其實(shí)在HAZOP分析中完全可以分析出相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)：

原因：泵軸承損壞，震動(dòng)導(dǎo)致密封失效。
后果：介質(zhì)泄漏,遇軸承體摩擦產(chǎn)生的高溫,引發(fā)著火。嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致火災(zāi)爆炸發(fā)生。
保護(hù)措施：1、可燃?xì)怏w報(bào)警儀；2、現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)施；3、視頻監(jiān)控；4、操作規(guī)程定點(diǎn)巡檢，設(shè)備定期檢查。
正是由于保護(hù)措施到位，事故發(fā)生時(shí)現(xiàn)場(chǎng)操作人員能迅速處理，事故未進(jìn)一步擴(kuò)大。

對(duì)于泵的風(fēng)險(xiǎn)，我們?cè)谶@兒進(jìn)行詳盡的討論，并列出可能需要的保護(hù)措施：

原因：密封材質(zhì)選型不當(dāng)；抽空、氣蝕或較長(zhǎng)時(shí)間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；；潤(rùn)滑失效引發(fā)軸承損壞導(dǎo)致密封損壞；工況頻繁變化或調(diào)整導(dǎo)致密封損壞；
后果：泵損壞，物料泄漏，污染環(huán)境。嚴(yán)重時(shí)，物料大量泄漏，泄漏物料引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。

保護(hù)措施：1、泵采用可靠密封（如雙端面密封）；2、DCS增設(shè)緊急停泵設(shè)施；3、泵上游設(shè)備增加緊急切斷閥；4、視頻監(jiān)控；5、可燃?xì)怏w報(bào)警儀（或煙感報(bào)警器、火焰探測(cè)器等）；6、現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)施；7、操作規(guī)程規(guī)定定期巡檢，定期檢查。

當(dāng)然，所有以上保護(hù)措施都設(shè)置齊全，安全系數(shù)就很高。但是，在這樣的投資也非常高。其實(shí)，在實(shí)際裝置設(shè)計(jì)中，為防止泵泄漏引發(fā)事故，考慮到裝置的投資，輸送介質(zhì)的危險(xiǎn)程度，以上保護(hù)措施有選擇性的使用。例如：1997年，某石化公司發(fā)生過密封突然失效、液化氣大量泄漏的情況。2011年，某公司丙烯進(jìn)料泵機(jī)械密封突然失效，丙烯泄漏。同一公司發(fā)生類同事故，原因都是因?yàn)楸妹芊獠捎玫氖菃味嗣娑鄰椈山Y(jié)構(gòu)。后來，公司對(duì)危險(xiǎn)程度高的泵，采用雙端面機(jī)械密封來提高密封的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)，在現(xiàn)有高風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備和易燃易爆機(jī)泵出入口增加緊急切斷閥，在操作間內(nèi)增設(shè)緊急停泵按鈕，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；同時(shí)，操作規(guī)程明確應(yīng)急操作的關(guān)鍵步驟，體現(xiàn)事故狀態(tài)下應(yīng)急操作的優(yōu)先順序，提高事故發(fā)生的應(yīng)急效率。

在裝置設(shè)計(jì)中，我們對(duì)于泵泄漏的保護(hù)措施，不外乎采取就是防止措施、減緩措施，泵自身增設(shè)防止措施，泵周圍設(shè)置減緩措施，這些安全保護(hù)措施的啟用，可以最大限度的保護(hù)裝置。想一想：泵發(fā)生泄漏，只是滴漏可能不會(huì)發(fā)生重大事故；連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如果未能及早發(fā)現(xiàn)，大量可燃物外泄，一旦點(diǎn)火燃燒，那么想控制就不是那么容易了。而泵附近的設(shè)施設(shè)備被點(diǎn)燃，那么很可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的火災(zāi)爆炸事故。既然，我們通過HAZOP分析能發(fā)現(xiàn)這些風(fēng)險(xiǎn)，那么這些安全保護(hù)措施為什么不能采用呢？不要等到事故發(fā)生時(shí)再來補(bǔ)救，那時(shí)候后悔都晚了。風(fēng)險(xiǎn)是客觀存在的，關(guān)鍵看你是否真正提高了風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)，是否真正想保證你的裝置安全。當(dāng)心泄漏，確保裝置安全！