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TCCGA 10006-2021 低温液体泵使用、维护安全技术规范

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ICS
23.080
CCS
J 76
中国工业气体工业协会团体标准
T/CCGA 10006—2021
T/CCGA
低温液体泵使用、维护安全技术规范
Safety technical regulation for use and maintenance of cryogenic liquid pumps
2021
-09-28 发布
2021-10-28
实施
中国工业气体工业协会
发 布
T/CCGA 10006—2021
I
目 次
前言 ................................................................................. II
1 范围 ............................................................................... 1
2 规范性引用文件 ..................................................................... 1
3 术语和定义 ......................................................................... 2
4 分类 ............................................................................... 2
5 设计、制造 ......................................................................... 3
6 安装 ............................................................................... 4
7 使用 ............................................................................... 5
8 维护和检修 ......................................................................... 7
9 安全要求及应急处置 ................................................................. 8
T/CCGA 10006—2021
II
前 言
低温液体泵是深冷空分行业的重要设备之一，在工艺生产和产品输送中发挥着重要的作用，低温液
体泵（尤其高压液氧工艺流程泵）的安全、可靠稳定运行对装置安全起着决定性作用，为使低温液体泵
更好的安全稳定、长周期可靠运行，参照EIGA、API，并结合我国相关规范标准，特编制本文件。
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国工业气体工业协会提出并归口。
本文件起草单位： 陕西秦风气体股份有限公司、苏州金宏气体股份有限公司
本文件主要起草人：张群、曹宏岗、苟伟伟、严肇博、孙猛。
T/CCGA 10006—2021
1
低温液体泵使用、维护安全技术规范
1 范围
本文件规定了深度冷冻法制氧系统低温液体泵（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。
本文件适用于深冷空分装置配套的流程低温泵和产品低温泵。其他低温泵可参照本文件。
2 规范性引用文件
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。
GB/T 3215 石油、石化和天然气工业用离心泵
GB/T 7785 往复泵分类和名词术语
GB/T 9069往复泵噪声声功率级的测定
GB/T 9239.1-2006 机械振动 恒态(刚性)转子平衡品质要求 第1部分:规范与平衡允差的检验
GB 12348 工业企业厂界环境噪声排放标准
GB/T 16754 机械安全 急停功能 设计原则
GB 16912 深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程
GB/T 29531泵的振动测量与评价方法
GB/T 29639 生产经营单位生产安全事故应急预案编制导则
GB/T 31481 深冷容器用材料与气体的相容性判定导则
GB/T 34391 石油、石化和天然气工业用往复泵
GB 50126 工业设备及管道绝热工程施工规范
GB 50274 制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范
GB/T 7021 离心泵名词术语
GB/T 8196-2018机械安全防护装置固定式和活动式防护装置的设计与制造一般要求
GBJ 140 建筑灭火器配置设计规范
JB/T 6896 空气分离设备表面清洁度
JB/T 9073 空气分离设备用离心式低温液体泵
JB/T 9076 往复式低温液体泵 技术条件
JC/T 1020 低温装置绝热用膨胀珍珠岩
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）
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3 术语和定义
GB/T 7021和GB/T 7785界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
低温液体泵 cryogenic liquid pump
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
高而达到输送目的的泵。
3.2
干气密封 dry gas seal
通过在机械密封的动环密封面上开有密封槽，当动、静环高速旋转时，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，从而实现非接触密封的密封方式。
3.3
迷宫密封 labyrinth seal
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。
3.4
内压缩 internal compression
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。
3.5
急停装置 emergency stop device
用于启动急停功能的手动控制装置。
3.6
置换加温气 purge gas
用于吹扫、防止氧的富集或空气中水分凝结的环境温度干燥无油的空气、氮气或氩气。
3.7
冷端 cold end
泵装配组合体中让低温液体通过并使其压力升高的部分。
3.8
在线监测 online monitor
通过装在生产线和设备上的各类检测仪表，对生产及设备状况进行连续自动检测称在线监测。
4 分类
4.1 按照工作原理的不同，低温泵主要分为往复式和离心式两类。
4.2 离心式低温泵主要分类如下：
—— 按轴的方向分为：立式、卧式和斜式；
—— 按密封形式分为：机械密封、干气密封和迷宫密封；
—— 按叶轮级数分为：单级和多级；
—— 按工作介质分为：液氧泵，液氩泵和液氮泵等。
4.3 往复式低温泵主要分类如下：
—— 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。
—— 按活塞(柱塞)轴线布置分为：卧式泵、立式泵、角式泵等。
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5 设计、制造
5.1 基本要求
5.1.1 离心式低温泵的设计、制造、检验、验收应不低于 JB/T 9073、GB/T 3215 和API 610 的要求。
5.1.2 往复式低温泵的设计、制造、检验、验收应不低于 JB/T 9076、GB/T 34391 和API 674 的要求。
5.1.3 低温泵冷端应选择具有良好低温性能的材料，泵体、叶轮、轴材料应提供材质化学成分及力学
性能报告。
5.1.4 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。
5.1.5 输送介质为液氧的低温泵，其材料与氧的兼容性应符合 GB/T 31481 的规定，避免使用非金属材
料，铝和铝青铜等着火温度较低的材料、铝合金以及铝元素含量在 2.5%以上的铜合金禁止在液氧工况
下使用。
5.2 系统设计
5.2.1 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 IP54。
5.2.2 低温泵控制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，其防护
等级应不低于 IP22，当电控制箱安装在室外时，其防护等级应不低于 IP54。
5.2.3 低温泵应配置急停装置，急停装置的设置应符合 GB/T16754 和EN 418 的要求，急停装置使用的
电气设备应符合 IEC60204-1 相关要求的规定。急停功能的设计应使得在急停装置动作后，以合适的方
式停止机器的危险运动和操作，而不产生附加风险，并且无需任何人的进一步干预。
5.2.4 低温泵通过急停按钮紧急停泵后，应不得自动重新启动。急停按钮应能使泵停至运行并同时触
发相应的自动阀门与系统隔离。
5.2.5 离心式低温泵在设计时，宜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宜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。
5.2.6 输送介质为液氧的离心式低温泵（不含低温液体充装泵）应设置出口压力、轴承温度、轴封泄
漏的在线监测，并设置报警和自动停泵的逻辑联锁。宜设置进口压力、过滤器压差、电机振动的在线检
测，并设置报警和自动停泵的逻辑联锁。
5.2.7 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，可迅速切断液氧进入。
5.2.8 输送介质为液氧的低温泵，其结构设计时应保证即使氧介质漏出，不会接触到任何碳氢化合物
润滑剂。
5.2.9 输送介质为液氧的离心式低温泵，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。
5.2.10 输送介质为液氧的离心式低温泵，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。
5.2.11 输送介质为液氧的低温泵，当出口压力大于或等于 4.0MPa，其进口过滤器的过滤网宜选用镍
铜合金材质,其他工况的低温泵应根据设备技术规范要求选用适合的过滤器。
5.2.12 输送介质为液氧的多级离心式低温泵，应设防护墙（罩）与周围隔离。
5.2.13 轴封采用机械式密封的离心式低温泵，其轴封密封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
封的寿命及设备运行的安全性。
5.2.14 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
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规定。输送介质为液氧的低温泵，其与氧介质接触的零件应按 JB/T 6896 规定的方法进行清洁、脱脂和
检验，脱脂后的零件表面残油量应不超过 125mg/m2。
6 安装
6.1 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。
6.2 低温泵管道安装、支撑设置等，应能长期承受介质温度反复变化产生的温变应力和连接管道引起
的附件应力的总负荷。
6.3 低温泵管道的设计、安装，应采取避免低温液体在管道内、阀门前后积存的措施。
6.4 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
在低液位正常运行状态下所需的净吸入压头（NPSH）。
6.5 吸入管道上避免使用“T”形管接口，宜使用“Y”形管接口，减少入口阻力。
6.6 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。
6.7 通往低温排液系统的管道应有一定的坡度，防止形成气阻。
6.8 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。
6.9 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。
6.10 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，因此应考虑其他方法来补偿由于温
差和机械负载而引起的突变应力。
6.11 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。
6.12 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。
6.13 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防护措施。
6.14 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，其有效面积至少应为吸入管道面积的 1.5 倍，过滤器应可定期拆卸清洗。
6.15 往复式低温泵应安装缓冲装置，并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。
6.16 往复式低温泵结构中不应存在容易产生气堵的死角，往复泵的排出口不应向下布置。
6.17 往复式低温泵管道系统的设计和安装应考虑到温度循环和来自低温往复系统的震动所产生的各
种应力。
6.18 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。
6.19 输送介质为液氧的低温泵，其泵体、管道、阀门上的法兰连接和螺纹连接处，应采用金属导线跨
接，其跨接电阻应小于 0.03Ω。
6.20 低温泵的电气设备，必须采取保护性接地和接零，接地电阻不应大于 4Ω。
6.21 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。
6.22 工艺系统中流程类（包含后备系统）离心式低温泵应设置独立泵箱，当采用膨胀珍珠岩保冷时，
保冷材料应符合 JC/T 1020 的要求。
6.23 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。
6.24 低温泵裸露的回转部位应安装防护罩，防护罩的设计应符合 GB/T 8196 要求。
6.25 电机配有独立冷却风扇时, DCS 宜设置风扇的运转信号的指示。
6.26 液体排放阀门及液体管道安全阀排放口应保证液体排放到安全区域。
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7 使用
7.1 基本要求
7.1.1 低温泵启动前手动盘车检查泵及电机,应转动自如、无卡涩现象。
7.1.2 低温泵不应在泵内没有液体的情况下运转:包括点动和试运转。
7.1.3 轴封为迷宫密封的离心式低温泵，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。
7.1.4 轴封为迷宫密封的离心式低温泵，密封气控制面板出口连接点与泵密封气进口连接点之间的距
离不宜超过 4m。如果无法考虑此距离，则连接管中的差压不宜超过 0.1bar。
7.1.5 轴封为迷宫密封的离心式低温泵，密封气系统减压阀前的气源压力宜高于泵进口压力的 0.3MPa
以上，密封气压力最大不应超过 1.5MPa。
密封气的质量对泵密封的使用寿命至关重要，密封气的质量应满足以下要求：
—— 含水量≤10 ppm ；
—— 无固体颗粒的污染；
—— 无碳氢化合物的污染；
—— CO2含量小于 1ppm。
7.1.6 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。
7.1.7 内压缩空分装置配套的输送介质为液氧的低温泵，当出口阀门前后的正压差小于 0.3MPa 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。
7.1.8 输送介质为液氧的中、高压低温泵与气化器间应设安全保护联锁装置。
7.1.9 输送介质为液氧的低温泵应避免长期处于静置冷备状态，防止碳氢化合物的浓缩集聚。
7.1.10 当运行期间发生气蚀时，应及时处理，必要时停车检查，重新冷泵后再启动。
7.1.11 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。
7.2 操作
7.2.1 启动条件
在启动泵之前，应确认以下内容：
—— 设备的安全防护装置完好；
—— 密封气系统完好、运行正常；
—— 电机的轴承温度正常；
—— 仪表气和电气投用正常；
—— 密封气和吹扫气满足条件；
—— 冷、热端中间密封气体温度正常；
—— 自动排气阀和排液阀关闭，出口阀门处于关闭状态；
—— 逻辑联锁测试已完成；
—— 安全附件齐全，有效。
7.2.2 泵预冷
在泵预冷过程中，应注意以下事项：
—— 泵体加温后露点低于-65℃；
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—— 冷泵时温度下降速率应不超过 100℃/h；
—— 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其他设备，期间应关注储罐或其他设备
的压力；
—— 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，消除漏点后方可继续进行冷泵。
7.2.3 运行监测
泵在运行过程中，应监测以下内容：
—— 泵的吸入、排出压力；
—— 泵吸入口滤网压降；
—— 泵的排出流量和电机电流；
—— 密封气流量、压力；
—— 轴承温度和密封泄漏温度；
—— 运转声音/噪音；
—— 转速与振动检测。
7.2.4 泵联锁条件
出现以下情况时，泵联锁保护装置应跳闸：
—— 按下紧急停车按钮（现场）；
—— 电气故障；
—— 气蚀保护（包括低电流、低排压或差压低低联锁）；
—— 密封气压力低低联锁；
—— 出口压力高高联锁（用于变频驱动的液氧泵）；
—— 电机驱动端轴承温度高高或低低联锁；
—— 密封泄漏温度低低联锁；
—— 配套气化器出口温度低低联锁。
7.3 运行参数
7.3.1 往复式低温泵传动箱温升不应高于环境温度 40℃，最高温度不应超过 85℃。
7.3.2 往复式低温泵在额定转速下运行应平稳，传动箱轴承部位的全振幅应≤100μm，振动测量按
GB/T6075 的规定进行测量。
7.3.3 往复式低温泵的运行噪音（声功率级）应符合 JB∕T 9076-2016 中3.2.7 的规定，噪声测量按
GB/T9069 的规定进行测量。
7.3.4 低温泵正常运行时电流、电压应平稳，运转无杂音，泵出口压力、流量应满足工艺要求。
7.3.5 各部件达到完好标准，密封部位应无跑、冒、滴、漏现象。
7.3.6 离心式低温泵，在正常工况下运行时，电机轴承温升不应高于环境温度 80℃，最高温度不应超
过120℃。
7.3.7 离心式低温泵轴封的密封混合气排放温度不应低于-120℃。
7.3.8 离心式低温泵的运行噪音（声功率级）应符合 JB∕T 9073-2016 中3.2.4 的规定，噪声测量按
GB/T 29529 的规定进行测量。
7.3.9 卧式离心式低温泵的振动按 GB/T29531 的规定进行测量，振动极限评价等级规定为： A 、 B 、
C、D 级；其中 A 、B 级为合格。 C 、D 级为不合格，详见表 1。
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7
表1
驱动方式 连接方式
振动值（RMS)a
mm/s
A级 B 级 C 级 D 级
电机驱动
刚性连接 ≤2.5 ≤4.5 ≤7.1 ＞7.1
柔性连接 ≤3.5 ≤7.1 ≤11 ＞11
注：A级：振动速率有效值正常，机器可以正常使用。
B 级：振动速率有效值表示机器可以在没有约束的任何情况下使用。
C 级：振动速率有效值表示机器状况已经不再适合继续使用，它只能维持一段使用时间。建
议在下一次维护中进行检测维修。
D 级：危险的振动速率有效值，机器有可能随时随地损坏。
a 振动极限定义为均方根（ RMS )测量 。
7.3.10 立式多级离心式低温泵正常运行期间，振动应≤2.8mm/s（RMS），振动极限值≤5.0 mm/s（RMS）。
8 维护和检修
8.1 应按低温泵操作维护技术要求，定期对低温泵进行维护和检修。
8.2 应定期对低温泵附属的仪表元件和安全附件进行检测、检验和维护。
8.3 应定期对泵的入口过滤器进行检查和清洗。
8.4 应按低温泵操作维护技术要求中规定的润滑剂加注和更换周期，进行润滑脂的加注和更换，离心
式低温泵的电机轴承应使用专用润滑脂，润滑脂应能适用于-40°C的运行温度。
8.5 输送介质为液氧的离心式低温泵在维护和检修中应注意：
—— 在维修后装配之前，所有与氧介质接触的零件应按 JB/T 6896 规定的方法进行清洁、脱脂和检
验。
—— 轴承润滑脂应使用通过 ASTM 标准认证的具有氧兼容性的专用润滑脂。
8.6 离心式低温泵的主要检修包含但不限于以下内容：
—— 泵体解体，检查各零部件的磨损情况，测量、调整各部件配合间隙、形位公差，必要时进行修
复或更换；
—— 检查泵轴、叶轮、蜗壳等部件，表面应光滑、无毛刺裂纹等，必要时进行无损检测；
—— 检查泵轴跳动、弯曲度，必要时对转子进行动平衡测试；
—— 检查轴套、定距套、DU 衬套、叶轮迷宫密封口环磨损情况，必要时进行修复或更换；
—— 检查迷宫密封磨损情况、测量迷宫密封径向间隙及预紧力，必要时进行更换；
—— 测量、调整每级叶轮的前后轴向间隙（即：叶轮与蜗壳扩压器流道对中），通过调整垫片调整
至技术要求范围内；
—— 测量叶轮进、出口口环径向间隙及诱导轮与吸入室径向间隙；
—— 更换级间蜗壳端面密封 O型圈和泵体密封垫；

标签： #安全 #技术

摘要：

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