周 杰

（中國石油天然氣股份有限公司廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

1 概述

熱高分液能量回收透平是蠟油加氫裝置降低能耗的主要設備，回收熱高分液壓力能。與反應進料泵P101A的主電機通過離合器連接（見圖1），共同驅(qū)動P101A進而達到節(jié)能目的。

圖1 P101A與液力透平P102整體布置圖

1.1 基本原理

透平是將流體工質(zhì)中蘊有的能量轉(zhuǎn)換成機械功的機器，又稱渦輪或渦輪機。透平因工作條件和所用工質(zhì)不同，所以它的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，但基本工作原理相似。透平的最主要部件是一個旋轉(zhuǎn)元件，即轉(zhuǎn)子，或稱葉輪，它安裝在透平軸上，具有沿圓周均勻排列的葉片。流體所具有的能量在流動中，經(jīng)過噴管時轉(zhuǎn)換成動能，流過葉輪時流體沖擊葉片，推動葉輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動機構(gòu)帶動其他機械，輸出機械功。透平機械的工質(zhì)可以是氣體，如蒸汽、燃氣、空氣和其他氣體或混合氣體，也可以是液體，如水、油或其他液體。該液力透平是將熱高分與熱低分之間約12.6MPa的壓力差轉(zhuǎn)化為軸功率，達到減少電耗的目的。

1.2 基本參數(shù)

熱高分液能量回收透平P102是由FLOWSERVE公司制造， 型號為：PRT8＊10＊14HDO－10stg，轉(zhuǎn)速：2980r·min－1，額定流量：484m3·h－1，入口壓力：15.141MPa， 出 口 壓 力 ：3.027MPa， 操 作 溫 度 ：316℃，額定功率：－1231kW。

2 試機投用

2.1 試機過程

蠟油加氫裝置自開工以來，熱高分液能量回收透平P102試機投用過兩次，由于密封泄漏，經(jīng)過幾次維修處理。2011年3月2日01：00時進行灌泵預熱，由于熱高分液能量回收透平P102暖泵油直接去反沖洗污油罐D(zhuǎn)107，反沖洗污油罐D(zhuǎn)107設計溫度為200℃，熱高分液能量回收透平P102暖泵油溫度為264℃，防止暖泵過程中反沖洗污油罐D(zhuǎn)107出現(xiàn)超溫，設備工程師和班組操作人員每隔1h對泵體、出入口管線、兩端軸承進行測溫，嚴格控制暖泵速度。2011年3月2日10：00時，慢慢將熱高壓分離器液位控制閥LV1006A打開，轉(zhuǎn)速逐漸達到額定轉(zhuǎn)速 2980r·min－1，熱高分液能量回收透平P102順利投用。

2.2 試機過程中出現(xiàn)的問題及解決措施

2.2.1 離合器測點溫度偏高

在機泵正常運轉(zhuǎn)時，離合器油箱溫度接近80℃，離合器兩端軸承溫度達到70℃。

解決措施：（1）更換離合器油箱潤滑油；（2）在離合器油箱上部加呼吸口（見圖2）。

圖2 離合器油箱圖

經(jīng)過上述措施，離合器油箱溫度穩(wěn)定在65℃左右，離合器兩端軸承溫度穩(wěn)定在57℃左右。

2.2.2 驅(qū)動端和非驅(qū)動端密封漏油，密封沖洗油罐壓力下降

密封沖洗油罐壓力低運轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn)驅(qū)動端和非驅(qū)動端密封漏油，密封沖洗油罐壓力下降

解決措施：（1）更換新的機械密封；（2）對密封沖洗油罐進行補壓。

2.2.3 反應進料泵與透平潤滑油不能獨立控制

在停用透平維修時，由于反應進料泵P101A和熱高分液能量回收透平P102潤滑油不能獨立控制，需要將反應進料泵P101A切換至P101B，這樣在切換泵的過程中容易造成反應進料量波動。

解決措施：在熱高分液能量回收透平P102潤滑油供油線上加閥門，使其可以獨立控制。

3 運行分析

2011年1月份由于機械密封泄漏，熱高分液能量回收透平P102被迫停機進行維修。2011年3月3日上午10：30，蠟油加氫原料油泵液力透平入口閥開度達到最大（電機電流在260A），對反應進料泵P101A和熱高分液能量回收透平P102進行振動采集，與2011年1月4日的振動情況進行對比分析（液力透平入口閥開度達到最大）。

測點布置見圖3，每個測點的垂直方向用V表示，水平方向用H表示。

圖3 測點布置圖

3.1 振動速度幅值分析

2011年1月4日、2011年3月3日機組各點振動速度幅值見表1。

表1 機組各點振動速度幅值

從表1可以看出，兩次投用液力透平的垂直方向振動幅值明顯降低，其它各點（包括離合器、電機、反應進料泵P101A）振動幅值變化均較?。ㄔ?0.5mm·s－1以下），并且符合 ISO 10816－3 在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評價機器的機械振動標準，兩次投用液力透平各點振動幅值都在良好標準之內(nèi)。

3.2 頻譜分析

從頻譜圖上看兩次開車各點頻率組成基本相同，由于大部分測點振值極低且變化幅值較小，所以僅對幅值變化較明顯的熱高分液能量回收透平測點1V和2V的兩次開車頻譜進行一下比較。

從圖4和圖5中可以看出，兩次開車熱高分液能量回收透平垂直方向都以150Hz為主導振動頻率，3月3日的幅值較1月4日的小。機組的工頻為50Hz，150Hz為工頻的三倍頻，說明不存在轉(zhuǎn)子動平衡問題；從液力透平和離合器之間的振動幅值看，支撐剛度較低的離合器比液力透平振動幅值低，說明不是對中問題；分析認為工頻的三倍頻振動主要是由通流部分結(jié)構(gòu)特性影響的，屬于該設備的基本特性，所以從頻譜分析角度看，該機組無異常變化現(xiàn)象，機械運行狀態(tài)良好。

圖4 1V振動頻譜比較圖

圖5 2V振動頻譜比較圖

3.3 沖擊能量GSE包絡譜分析

機組中液力透平、電機、原料油泵的軸承都是滑動軸承，測得的沖擊能量很低（0.8gse以下），且無異常頻率。由于離合器是滾動軸承，所以僅對離合器上兩個測點（測3點和測4點位置）的沖擊能量包絡譜進行對比分析。

從圖6和圖7可以看出，在沖擊能量GSE趨勢圖中，兩次開車測點3和測點4處的沖擊能量幅值變化很小。

圖6 3V沖擊能量GSE趨勢圖

圖7 4V沖擊能量GSE趨勢圖

從圖8和圖9可以看出，包絡頻譜圖中未見異常突出的頻率成分，說明該離合器軸承無異常，運行狀態(tài)良好。

從振動速度幅值分析、頻譜分析和沖擊能量GSE包絡譜分析結(jié)果看出，在熱高分液能量回收透平入口閥開度達到最大時的機械運行狀態(tài)良好，未見異?，F(xiàn)象，各測點均在設計范圍之內(nèi)。

4 節(jié)能效果

在反應進料泵出口流量為270t·h－1情況下，熱高分液能量回收透平P102投用前主電機電流為340A，投用后為260A，主電機的工作電壓為6000V，按照電費市場價 0.5 元·kWh－1時，一年按8400h運行時間照此推算，該泵在運行時全年節(jié)省的效益如下：

Q＝0.5×1.732×6000×（340－260） ×8400／1000≈415萬元

目前，裝置處于低負荷運轉(zhuǎn)，熱高分液溫度只有264℃，設計溫度為316℃，部分參數(shù)未達到設計值，影響節(jié)能效果。若裝置處于滿負荷，各項參數(shù)都達到設計值時，節(jié)能效果會更加明顯。

5 結(jié)論

熱高分液能量回收透平P102的投用，既解決了熱高壓分離器液位控制閥LV1006C閥桿微漏問題，又給裝置熱高壓分離器的液位控制帶來了更大的靈活性和可操作性。蠟油加氫裂化裝置共有兩臺能量回收透平，包括熱高分液能量回收透平P102和富胺液能量回收透平P104，待二期含硫配套投產(chǎn)，富胺液能量回收透平P104投用，會進一步降低裝置能耗，給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟效益。

［1］ 匡照忠.化工機器與設備［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2006.

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［4］ 韓崇仁.加氫裂化工藝與工程［M］.北京：中國石化出版社，2001.