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  Safety technical specification for use and maintenance of cryogenic liquid pumps

  1 范围 ...............................................................................

  2 规范性引用文件 .....................................................................

  3 术语和定义 .........................................................................

  4 分类 ...............................................................................

  5 设计、制造 .........................................................................

  6 安装 ...............................................................................

  7 使用 ...............................................................................

  8 维护和检修 .........................................................................

  9 安全要求及应急处置 .................................................................

  本文件规定了低温液体泵（以下简称“低温泵”）的术语和定义、分类、设计制造、安装、使用、维护和检修，安全要求及应急处置。

  本文件适用于从事或涉及深度冷冻法生产氧气的作业人员及有关人员的指导和培训。

  下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

  API 610 石油、石化和天然气工业用离心泵（Centrifugal pumps for petroleum,petrochemical and natural gas industries）

  API 674 容积式泵 往复式（Positive displacement pumps-Reciprocationg）

  EN 418 机械安全 功能方面的紧急停止设备 设计原则（Safety of machinery-Emergency stop equipment,functional aspects-Priciples for design）

  EN 60204-1 机械安全-电工机器设备 第1部分：一般要求（Safety of machinery-Electrical equipment of machines Part 1: general requirements）

  利用叶轮旋转产生的离心力或活塞的往复运动使泵腔工作容积周期变化，实现低温液体的压力升高而达到输送的目的的泵。

  通过在机械密封的动环密封面上开有密封槽，当动、静环非常快速地旋转时，在两端面间形成一层气膜，在气膜推力作用下把动静环推开，以此来实现非接触密封的密封方式。

  利用密封齿腔室容积远大于轴间隙，当流程介质流过密封齿与轴表面之间的间隙时，受到节流作用，介质压力下降，速度增加，进而气化，而后由密封气差压封住，混合气从密封出口逸出的密封方式。

  通过液体泵把主冷液氧加压后，通过换热器回收冷量再送到用户处的压缩过程。

  用于吹扫、防止氧的富集或空气中水分凝结的环境和温度干燥无油的空气、氮气或氩气。

  往复式低温泵（以下简称“往复泵”）的分类主要有以下几种： —— 按活塞数目分为：单列、双列、三列、多列； —— 按工作介质分为：液氧泵，液氩泵和液氮泵等。

  离心泵的设计、制造、检验、验收应不低于JB/T 9073 及 API 610 的要求。

  往复泵的设计、制造、检验、验收应不低于JB/T 9076 及 API 674 的要求。

  零部件选材应保证其在相应的运行温度、压力和介质环境下有良好的性能，包括机械、低温、润滑、兼容等性能。

  材料与氧的兼容性应符合 GB/T 31481 的规定，避开使用非金属材料，铝和铝青铜等着火温度较低的材料、%以上的铜合金禁止在液氧工况下使用。

  低温泵电机应符合 EN 60204-1 的要求，电磁与 EMC 兼容，电机保护等级应不低于 IP55。

  低温泵控制管理系统和电源控制箱应符合EN 60204-1 的规定。当电源控制箱安装在室内时，其保护保护等级应不低于 IP22，当电控制箱安装在室外时，其保护等级应不低于IP55。

  低温泵应配置急停装置，急停装置应符合GB/T 16754 和 EN 418 的要求，通过急停装置紧急停泵后，低温泵不应自动重新启动。

  离心泵在设计时，应考虑低温侧介质泄漏或离心泵在低速惰转、冷态备用状态下轴承温度过低等影响轴承性能的因素，电机的驱动端轴承部位应设置通过轴承温度自动控制的加热装置,当驱动端轴承温度＜-10℃自动投运，轴承温度＞25℃自动停止。

  离心泵应设置进口压力、出口压力、轴承温度、轴封泄漏的在线检验测试仪表元件，并设置报警和自动停泵的逻辑联锁。

  输送介质为液氧的低温泵，其入口管道应设置紧急切断阀，同时设置联锁，当低温泵出现异常时，可迅速切断液氧进口管。

  输送介质为液氧的低温泵，其结构设计时应保证可能会产生泄漏的氧介质不会接触到任何碳氢化合物润滑剂。在确实不能避免这种接触的场合，一定要考虑使用符合ISO 21010【9】要求的氧兼容润滑剂。

  输送介质为液氧的离心泵，其电机驱动端轴承压盖处应设置防止润滑脂泄漏至泵冷端的防护设施，同时应在靠近泵冷端的轴承处设置采用惰性气体置换吹除的装置，防止氧气聚集进入轴承。

  输送介质为液氧的低温泵，加温吹扫气体系统应完全独立于密封系统，防止氧气进入轴承。

  输送介质为液氧的低温泵，其进口过滤器的过滤网宜选用镍铜合金材质,其他工况的离心泵应根据设备技术规范要求选用适合的过滤器。

  机械式密封的外壳应设有置换吹除孔和排放孔，用干燥气体置换吹除密封的外表面，防止水分和冰在密封表面的积聚，同时将密封泄漏气排至安全区域，提高密封的寿命及设备正常运行的安全性。

  低温泵内应清洁，不应有肉眼可见的机械杂质。与介质接触的部位清洁度应符合JB/T 6896 的规定，与氧介质接触的零件表面应去除油脂，脱脂后的零件表面残油量不应超过125mg/m2。

  低温泵对周围环境的噪声影响应符合GB 12348 和 GB 3096 的有关法律法规，不应超过 85dB(A)。

  低温泵的安装应保证有充分的进出通道，便于操作、维修，同时满足消防、安全、环保和卫生等相关要求。

  吸入管道宜短直、少弯曲，直径不小于泵吸入接管（接头和阀门）的直径，避免有急弯，应保证在低液位正常运作时的状态下所需的净吸入压头（NPSH）。

  吸入管道上避开使用“T”形管接口，宜使用“Y”形管接口，减少入口阻力。

  低温泵前管道宜倾斜配置，应具有连续的坡度，避免下弯低点和长距离的水平布管，以便将产生的蒸汽返回，避免管道系统中出现可能积存气体的高点。

  通往低温排液系统的管道应有一定的坡度，防止形成气封。 管道配置应避免形成死区蒸发造成碳氢化合物积聚。

  吸入和排出管道连接到低温泵时，应确保在环境和温度、低温运行或备用条件下，管道应力不超过低温泵法兰载荷。

  低温泵的管道在安装时应考虑管道的应力补偿，确保无应力安装，同时避免管道热胀冷缩的应力传递到低温泵体上。

  当使用挠性软管或波纹管时，应考虑安装位置与连接管道间可以三维方向的变形应力补偿。

  对于高压低温泵，由于高压挠性软管或波纹管失效后果严重，因此应考虑别的方法来补偿由于温

  低温泵进口、出口和回流管道的固定支点安装应符合GB 50274 的技术要求。

  低温泵分支管道的阀门应在靠近总管处安装，减少液体的积存、碳氢化合物的集聚。

  低温泵的工艺管道应采取在阀门关闭后，避免液体汽化蒸发引起管道超压的安全保护措施。 低温泵进口端应安装过滤器，过滤目数不应低于40 目，其压力降在低温泵最大额定流量时不应

  超过 5KPa， 倍，过滤器应可定期拆卸清洗。 往复泵应设置出口压力超压的停机控制联锁及超压安全保护装置。

  低温泵密封气体宜选用清洁干燥的氮气，也可选用清洁干燥的仪表空气，密封气管路上应安装过滤器，精度不大于 10μm。

  输送介质为液氧的低温泵，其泵体、管道、阀门采用法兰或螺纹连接时，应采用金属导线跨接，其跨接电阻应小于 ，并符合 GB 16912 的规定。

  输送介质为液氧的低温泵和液氧管道应设置导除静电的接地装置，接地电阻应小于10Ω，并符

  输送介质为液氧的低温泵周围应有良好的通风，防止发生泄漏时氧在低点或泵旁死角区域聚积。 工艺系统中流程类（包含后备系统）离心泵应设置独立泵箱，当采用膨胀珍珠岩保冷时，保冷材

  低温泵管道的保冷材料应与所输送的流体相兼容，符合GB 50126 的要求，当发生环境空气的冷凝时，应与冷凝空气相兼容。

  电机配有独立冷却风扇时, DCS 应设置风扇的运转信号的指示。 液体排放阀门及液体管道安全阀排放口应排放到安全区域。

  轴封为迷宫密封的离心泵，不应在无密封气的情况下运转泵，应通过适当的流量、压力以及联锁装置或操作程序来确保密封气供应正常。

  密封气的质量对泵密封的常规使用的寿命至关重要，密封气的质量应满足以下要求： —— 含水量≤10 ppm ；

  加温气应使用干燥洁净的氮气或空气，新安装的低温泵一般加温 12h～24h, 加温后应检测泵出口处的露点, 露点低于-65℃为合格。

  介质为液氧的内压缩低温泵， 时，才能开启。。当泵的出口阀门采用自动阀门时，应设置相关联锁。

  泵系统的低点会积聚有害杂质和碳氢化合物，应定期冲洗或制定例行采样分析规程，当系统低点处碳氢化合物浓度超过极限值时，应排空泵系统液体。

  低温泵在排放液氧、液氮、液氩或液空时，应按介质种类汇集排放至安全区域，排液结束后应及时关闭排液阀，防止湿空气进入泵体或管道内。

  —— 冷泵时长按设备制造商要求执行，一般多级离心泵预冷时间为2h～4h；

  —— 低温液体进入泵腔后，急剧气化，沿回流阀回到储罐或别的设备，期间应关注储罐或其他设备

  —— 泵体冷却时间到达要求的冷却时长后，泵体回流温度应低于-170℃；

  —— 冷泵期间加强现场巡检，如发现泄漏，停止冷泵，消除漏点后方可接着来进行冷泵。

  单级卧式离心泵在正常工况下运行时，轴承温升不应高于环境和温度 40℃, 最高温度不应超过

  刚性连接的立式多级离心泵或转速超过4000 r/min 的高速离心泵，在正常工况下运行时，轴承温升不应高于环境和温度 80℃，最高温度不应超过 120℃。

  低温泵应按照设备操作说明书或技术操作规程的要求，定时进行维护、检修。 低温泵因故障需要拆开时，应先用热空气或氮气加热至常温后方可解体。

  离心泵的电机轴承应使用专用油脂，并严控加油量，按规定时间补充和更换油脂。介质为液氧的离心泵应使用氧兼容性的专用低温润滑脂，氧兼容的润滑剂应通过ASTM 标准认证，润滑剂应适用于-40℃的运行温度。

  与氧接触的低温泵、设备和部件应达到氧服务的清洁标准，应按照JB/T 6896 的要求做脱脂及验收，清洁度应符合以下要求：

  —— 泵体内部各部件无腐蚀及颗粒物质（焊渣、金属屑、飞溅物、氧化皮、砂子或现场垃圾等），

  —— 采用波长 320nm～380nm 的紫光灯检查脱脂工件表面，应无油脂荧光，或对脱脂工件的表面进

  —— 在清洁和脱脂后，所有的部件应进行严格的密封保护，防止被污染，密封的包装和防护设施

  —— 叶轮、扩压器表面应光滑，无气孔、砂眼、裂纹或严重冲蚀、减薄等缺陷；

  —— 转子如需进行动平衡时，应按 API 610 的要求进行动平衡测试，立式多级低温泵的不平衡等级 R 应小于 。

  —— 活塞杆、气缸应无异常磨损，活塞杆的最大磨损量不应超过 ,活塞杆直线度应符合设备

  检修后各部件装配间隙应符合设施安装维护说明书、装配图纸、质量合格说明书等有关技术文件要求，检修记录齐全；各项性能参数（振动、温度、流量、压力）均应达到设计技术方面的要求或满足生产要，运行平稳；各部件完好，密封部位无跑、冒、滴、漏现象。

  使用单位应按 GB/T 29639 及相关法律和法规要求，编制低温泵运行的应急处置预案。

  低温液体充装站内应设置消防车通道、专用消防栓、消防水源、灭火器材和在紧急状况下处理事故的消灾设施和器具，灭火器的配量应符合GBJ 140 的规定 。

  立式高压液氧泵的泄漏会导致设备（支架、冷箱壳体和混凝土等）的低温脆裂以及低温冻伤，引起该区域设备、管道等热端部件的损坏，可能会引起有机材料（油脂、润滑油、电缆线）着火，周围环境中高浓度氧气富集可能会引起人身伤害，存在潜在危险，因此立式高压液氧泵和电机周围应设置一个半径不小于 5m 的安全区域。在有可控工作流程、且低温泵周围无任何报警信号存在的前提下，才可缩小该安全区域。

  2 台立式高压液氧泵之间距离小于5m，其中 1 台运行，另 1 台需要检修时，应在两泵之间设置隔离保护墙。隔离保护墙应由二层板构成，一层使用 3mm 或以上厚度的碳钢板，第二层使用 3mm 厚的铜板做，铜板面对正在运行的液氧泵。

  —— 明确危险区域，标记危险区域（例如：警示标志、地面标记、扶手等），警示标志应放置在清

  晰可见的位置，包括液氧泵标识； —— 液氧泵运行期间，非操作人员不应进入危险区域； —— 根据液氧泵的负荷和排压，安装防护罩或防护屏； —— 使用视觉或听觉信号提醒液氧泵的自动启动，在自动或远程启动液氧泵时发出声音或视觉警

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