李江偉 鄭曉宗 黃亞鋒

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引言

工業(yè)汽輪機(jī)在石油化工行業(yè)中的應(yīng)用較為常見(jiàn)，為了進(jìn)一步節(jié)約資源，提高機(jī)械設(shè)備的利用效率，需要做好工業(yè)汽輪機(jī)的優(yōu)化，提高工業(yè)汽輪機(jī)的性能。工業(yè)汽輪機(jī)在石化行業(yè)中的應(yīng)用較為普遍，進(jìn)一步促進(jìn)了石化行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。與蒸汽汽輪機(jī)相同，工業(yè)汽輪機(jī)給予石化行業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力。合理應(yīng)用工業(yè)汽輪機(jī)，石化行業(yè)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)效果才能得到有效保障，同時(shí)也能夠優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)效果，實(shí)現(xiàn)資源能源的節(jié)約利用。

1 工業(yè)汽輪機(jī)概述

1.1 工業(yè)汽輪機(jī)的特點(diǎn)

工業(yè)汽輪機(jī)在各個(gè)行業(yè)中都具有較強(qiáng)的實(shí)用性，所以其應(yīng)用范圍較廣。為了滿足功能性需求，工業(yè)汽輪機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不簡(jiǎn)單，具有相對(duì)復(fù)雜性，并且類型多樣化。蒸汽參數(shù)、運(yùn)轉(zhuǎn)功率、運(yùn)轉(zhuǎn)輪速等都是工業(yè)汽輪機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下的重要參考數(shù)值，其模式往往呈現(xiàn)規(guī)范高低、大小不一的特點(diǎn)。此外，設(shè)備的變化幅度較大。當(dāng)設(shè)備處于長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下，其受到的壓力值趨于穩(wěn)定，所以不會(huì)出現(xiàn)幅度較大的波動(dòng)，但是如果設(shè)備中斷運(yùn)行，那么外部的負(fù)荷壓力就會(huì)出現(xiàn)跳躍，工業(yè)汽輪機(jī)的變化幅度會(huì)較大。另外，對(duì)于工業(yè)汽輪機(jī)的管控需要根據(jù)汽輪機(jī)的用途進(jìn)行，因?yàn)樵诨どa(chǎn)環(huán)節(jié)并不是所有汽輪機(jī)都發(fā)揮關(guān)鍵的作用，有些汽輪機(jī)可能起到輔助作用，所以對(duì)其的管控不需要過(guò)于嚴(yán)格，而是需要嚴(yán)格管控處于運(yùn)行系統(tǒng)關(guān)鍵部位的工業(yè)汽輪機(jī)，因?yàn)槠溥\(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性直接影響到整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)。同時(shí)，需要看到工業(yè)汽輪機(jī)在化工行業(yè)應(yīng)用環(huán)境的惡劣性，做好環(huán)境管控和技術(shù)優(yōu)化。另外，相關(guān)人員需要根據(jù)工業(yè)汽輪機(jī)所處的系統(tǒng)狀態(tài)來(lái)優(yōu)化汽輪機(jī)的自動(dòng)化水平，一方面如果工業(yè)汽輪機(jī)處于的系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，那么只需要投入一定的人力，借助人工進(jìn)行監(jiān)督管理即可；但是另一方面如果汽輪機(jī)所處的系統(tǒng)較為復(fù)雜，那么需要提高汽輪機(jī)應(yīng)用的自動(dòng)化水平，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行流程。

1.2 工業(yè)汽輪機(jī)的類型

按照驅(qū)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行工業(yè)汽輪機(jī)的劃分可以將工業(yè)汽輪機(jī)劃分為兩類，一類是在工業(yè)中進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的汽輪機(jī)，另一類是在工業(yè)生產(chǎn)中用來(lái)發(fā)電的汽輪機(jī)。機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)油驅(qū)動(dòng)泵、壓縮機(jī)等，而用來(lái)發(fā)電的汽輪機(jī)所涉及熱能和氣源的提供，與工業(yè)發(fā)電站的運(yùn)行有著直接關(guān)系。

按照機(jī)械運(yùn)行模式進(jìn)行劃分，可以將工業(yè)汽輪機(jī)劃分為直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)兩種模式，直接驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)具有直接性，而間接驅(qū)動(dòng)需要借助相關(guān)介質(zhì)進(jìn)行中轉(zhuǎn)，最后為石化行業(yè)生產(chǎn)提供動(dòng)力[1]。按照熱力系統(tǒng)原理進(jìn)行劃分涉及4種模式，包括凝汽式、背壓式、多壓式以及抽氣式。以多壓式汽輪機(jī)為例，不僅對(duì)蒸汽進(jìn)行充分利用，同時(shí)也能在各個(gè)時(shí)間段實(shí)現(xiàn)余汽的利用。

2 國(guó)內(nèi)石化行業(yè)工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)石化行業(yè)工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用水平有待提高，相比于國(guó)外來(lái)說(shuō)，還需要進(jìn)行多方面的提升。我國(guó)石化行業(yè)的發(fā)展相比于國(guó)外，尤其是一些發(fā)達(dá)國(guó)家，起步較晚，使得對(duì)于一些設(shè)備的應(yīng)用水平并不高，從而影響到石化行業(yè)的發(fā)展水平。例如，在一些設(shè)備引進(jìn)過(guò)程中，會(huì)存在資源浪費(fèi)、能源過(guò)度消耗的問(wèn)題，并不符合當(dāng)前我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展理念，也不利于石化行業(yè)的長(zhǎng)久發(fā)展。隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越注重資源節(jié)約，環(huán)境保護(hù)，所以對(duì)于工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越重視。合理應(yīng)用工業(yè)汽輪機(jī)，化工行業(yè)的生產(chǎn)效率得到明顯提高，但是目前石化行業(yè)對(duì)于工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用還有較大的提升空間。在工業(yè)汽輪機(jī)應(yīng)用于化工行業(yè)生產(chǎn)之初，其僅僅作用于發(fā)電工作，而隨著技術(shù)水平的提高，其應(yīng)用范圍越來(lái)越多，在化工生產(chǎn)中發(fā)揮的作用越來(lái)越大，可以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)、水泵等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)，遵循資源節(jié)約和能源高效利用的原則，其在驅(qū)動(dòng)方面的重要性不斷提高。當(dāng)前，工業(yè)汽輪機(jī)的種類眾多，并且處于不斷豐富的狀態(tài)，即將邁入工業(yè)汽輪機(jī)應(yīng)用的下一階段[2]。

3 工業(yè)汽輪機(jī)在石化行業(yè)的應(yīng)用原因分析

3.1 有利于減少企業(yè)的成本投入

工業(yè)汽輪機(jī)應(yīng)用于化工行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，可以有效解決生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)于熱能以及動(dòng)能的需求，有效解決生產(chǎn)流程中的復(fù)產(chǎn)熱能問(wèn)題，資源的利用率提高的同時(shí)，不僅能貫徹落實(shí)綠色發(fā)展理念，更能幫助企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本，獲得較為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 運(yùn)行狀態(tài)靈活穩(wěn)定，與其他設(shè)備的協(xié)作配合能力強(qiáng)

工業(yè)汽輪機(jī)在石化生產(chǎn)過(guò)程中往往處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，其運(yùn)轉(zhuǎn)速度可以達(dá)到每分鐘兩萬(wàn)轉(zhuǎn)，功率可以從幾千瓦到十幾萬(wàn)瓦，即使是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，其也能長(zhǎng)時(shí)間保持較強(qiáng)的適用性。另外，工業(yè)汽輪機(jī)可以與其他環(huán)節(jié)的設(shè)備協(xié)調(diào)配合，從而滿足化工行業(yè)生產(chǎn)需求。并且相比于其他動(dòng)力設(shè)備來(lái)說(shuō)，工業(yè)汽輪機(jī)的優(yōu)勢(shì)較為明顯，通過(guò)運(yùn)行狀態(tài)的靈活穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的優(yōu)化[3]。

3.3 工業(yè)汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高

工業(yè)汽輪機(jī)內(nèi)部的零部件可以在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下保持工作的穩(wěn)定，各個(gè)設(shè)備零件之間的磨損程度較小，有利于工業(yè)汽輪機(jī)設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間使用。同時(shí)，工業(yè)汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有效延長(zhǎng)了其工作運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，進(jìn)一步提高石化行業(yè)的生產(chǎn)效率，促進(jìn)了石化行業(yè)的健康發(fā)展[4]。

4 工業(yè)汽輪機(jī)在石化行業(yè)的應(yīng)用模式

4.1 節(jié)約資源，合理利用能源

石化行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中并不是一帆風(fēng)順，當(dāng)前也面臨著諸多的挑戰(zhàn)。各種高新設(shè)備在石化行業(yè)的廣泛應(yīng)用，不僅難以優(yōu)化石化生產(chǎn)流程，反而會(huì)造成能源利用效率降低，造成嚴(yán)重的資源短缺問(wèn)題。石化企業(yè)必須要針對(duì)資源浪費(fèi)、能源過(guò)度消耗問(wèn)題采取有效措施，例如提高鍋爐的熱效率值等，幫助石化企業(yè)擺脫當(dāng)前的困境[5]。首先，石化企業(yè)需要借助工業(yè)汽輪機(jī)的使用頻率來(lái)增加供汽發(fā)電量，合理發(fā)揮工業(yè)汽輪機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)功能。另外，在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，不需要將工業(yè)汽輪機(jī)一直設(shè)置為一次調(diào)解模式，可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求來(lái)選擇不同模式。同時(shí)，凝汽式汽輪機(jī)的調(diào)解也可以滿足化工行業(yè)的生產(chǎn)需求。石化行業(yè)的熱負(fù)荷狀態(tài)并不穩(wěn)定，通常處于較為活躍的變化狀態(tài)，而工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用成本交底，可以較好地適用石化行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)。工業(yè)汽輪機(jī)的最大輸出功率并不是固定不變，而是可以根據(jù)熱負(fù)荷的改變而產(chǎn)生相應(yīng)變化，當(dāng)工業(yè)汽輪機(jī)的電功率達(dá)到最大值時(shí)，石化行業(yè)的生產(chǎn)處于無(wú)負(fù)荷狀態(tài)。熱負(fù)荷值可以通過(guò)工業(yè)汽輪機(jī)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，同時(shí)也需要注意到冷源的損失情況，因?yàn)楣I(yè)汽輪機(jī)本身沒(méi)有凝汽的流量，所以其冷源也就不存在嚴(yán)重?fù)p失的情況，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的資源節(jié)約。

工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用情況影響到泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，直接關(guān)系到工作生產(chǎn)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。工業(yè)汽輪機(jī)在變速調(diào)節(jié)模式下，可以提高加快泵的速度，同時(shí)穩(wěn)定加快泵的運(yùn)行狀態(tài)。另外，閥門(mén)可能會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)下產(chǎn)生磨損，從而影響到設(shè)備的使用壽命，而工業(yè)汽輪機(jī)的合理應(yīng)用可以進(jìn)行資源的調(diào)整和泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度的調(diào)整[6]。

4.2 增加機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)效果

過(guò)去，在石化行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中較多應(yīng)用鍋爐，但是鍋爐的運(yùn)行會(huì)造成大量的水蒸氣，將水蒸氣進(jìn)行減壓操作后還是存在資源浪費(fèi)問(wèn)題。同時(shí)，給水泵一直在支持鍋爐工作，那么其長(zhǎng)時(shí)間處于高強(qiáng)度工作模式會(huì)產(chǎn)生設(shè)備損耗，進(jìn)而影響到機(jī)械設(shè)備的使用壽命，還會(huì)造成資源的浪費(fèi)。用高背壓汽輪機(jī)代替原有減壓器，機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)效果可以得到有效優(yōu)化。同時(shí)，基于電功率變化幅度等數(shù)據(jù)，可以看到工業(yè)汽輪機(jī)在石化行業(yè)的應(yīng)用可以減少電力資源的使用，優(yōu)化機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)效果，同時(shí)也能夠幫助企業(yè)節(jié)約成本投入。利用工業(yè)汽輪機(jī)對(duì)鍋爐的給水泵實(shí)施改造，在抽氣壓力保持不變狀態(tài)的前提條件下，溫度也沒(méi)有發(fā)生較為明顯的變化。根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)可以得知，在對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化后，蒸汽流量增加了4.5t/h上下。通過(guò)實(shí)施改造之后，降溫水的水量降低了1t/h上下。通過(guò)前后對(duì)比我們可以得知，設(shè)備在改造之前和改造之后，其工藝用氣壓力和流量會(huì)處于持平狀態(tài)，工藝所運(yùn)用的溫度會(huì)產(chǎn)生較小的波動(dòng)，波動(dòng)上升值在1℃上下，此種狀態(tài)符合工藝用氣標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，設(shè)備在實(shí)施改造前后，其自身的電功率產(chǎn)生了880kW的增長(zhǎng)幅度，但是因?yàn)樵谠O(shè)備的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)損耗情況，所以其實(shí)際的增長(zhǎng)量應(yīng)該達(dá)到了750kW上下。綜合以上數(shù)據(jù)我們可以得知，工業(yè)汽輪機(jī)在石化產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，不僅可以有效增長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的實(shí)際驅(qū)動(dòng)效果，而且還可以降低電力資源的投入量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電能資源的大量節(jié)約，最終實(shí)現(xiàn)提升企業(yè)實(shí)際效益，為企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)收入等，在增加企業(yè)收益的同時(shí)還能提升工業(yè)汽輪機(jī)在石化產(chǎn)業(yè)中的推廣和進(jìn)一步應(yīng)用。

4.3 優(yōu)化機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)效果

在進(jìn)行工業(yè)汽輪機(jī)選擇時(shí)，石化企業(yè)不能忽視熱力系統(tǒng)的參考價(jià)值，需要重點(diǎn)關(guān)注工業(yè)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)泵的實(shí)際容量等相關(guān)數(shù)值[7]。

4.3.1 合理考慮石化企業(yè)的內(nèi)部存儲(chǔ)熱量值。如果在使用工業(yè)汽輪機(jī)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，工業(yè)汽輪機(jī)的排量超出了企業(yè)內(nèi)部所需要的電量時(shí)，企業(yè)需要進(jìn)行仔細(xì)考察，從而再進(jìn)行抽汽汽輪機(jī)或者凝汽汽輪機(jī)的選擇。不同情況下的選擇方案不同，例如背壓汽輪機(jī)可以在工業(yè)汽輪機(jī)的排量難以滿足企業(yè)所需要的電量時(shí)使用。另外考慮到特殊情況的發(fā)生概率，必須要做好汽輪發(fā)電裝置的安裝設(shè)置，從而保障特殊情況下石化企業(yè)的用電需求。在進(jìn)行保障設(shè)備調(diào)節(jié)時(shí)需要參考蒸汽情況，使得保障設(shè)備處于一種靈活調(diào)節(jié)狀態(tài)。

4.3.2 供氣車間的統(tǒng)一管理。并不是所有狀態(tài)下都需要供氣車間的統(tǒng)一管理，而是需要在一定條件下，如果車間具有工藝用氣，那么在這種類型車間使用工業(yè)汽輪機(jī)時(shí)，不需要再次鋪設(shè)蒸汽管道，而是直接將其交由供氣車間進(jìn)行統(tǒng)一化管理。為了保障設(shè)備的運(yùn)行效果，需要合理管控工業(yè)汽輪機(jī)在風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等的應(yīng)用模式，確保設(shè)備處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。

4.3.3 轉(zhuǎn)速的適當(dāng)調(diào)節(jié)。工業(yè)汽輪機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中可以進(jìn)行轉(zhuǎn)速的合理調(diào)節(jié)，從而有效滿足不同機(jī)泵負(fù)荷的變化。負(fù)荷和節(jié)流處于穩(wěn)定狀態(tài)下時(shí)，石化企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中能源資源的消耗量會(huì)進(jìn)一步減少，而這離不開(kāi)機(jī)組轉(zhuǎn)速的調(diào)解。當(dāng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速降低時(shí)，功率會(huì)隨之減小，一般來(lái)說(shuō)，如果機(jī)組的轉(zhuǎn)速降低到70%左右時(shí)，功率會(huì)適當(dāng)縮減到40% 左右。如果在生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)于轉(zhuǎn)速的情況有著較為全面清晰的掌握，那么可以有效借助轉(zhuǎn)速來(lái)提高工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用水平。

4.3.4 提高機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)安全性。在石化企業(yè)的生產(chǎn)車間中，處于安全生產(chǎn)的考慮，需要進(jìn)行防火設(shè)備或者防爆設(shè)備的安裝，當(dāng)機(jī)組的整體功率超過(guò)一定數(shù)值后，工業(yè)汽輪機(jī)的排量和企業(yè)內(nèi)部所需求電量之間的關(guān)系不需要再進(jìn)行考慮，而是需要合理應(yīng)用工業(yè)汽輪機(jī)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)也要注重機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)控制，提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性。

4.3.5 充分發(fā)揮工業(yè)汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)作用。石化企業(yè)對(duì)于工業(yè)汽輪機(jī)的應(yīng)用較為普遍，在進(jìn)行機(jī)械和備用泵安裝時(shí)會(huì)用到工業(yè)汽輪機(jī)，借助工業(yè)汽輪機(jī)，不僅可以簡(jiǎn)化操作步驟，還能提高熱力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于蒸汽的二次應(yīng)用，使得設(shè)備的使用效果更加突出。

5 結(jié)束語(yǔ)

石化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)于新興設(shè)備的利用有著較大的需求，隨著時(shí)間的推移，工業(yè)汽輪機(jī)在石化行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用價(jià)值不斷凸顯，相關(guān)人員也看到了工業(yè)汽輪機(jī)應(yīng)用背后的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是，工業(yè)汽輪機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中也面臨著較為惡劣的工作環(huán)境，會(huì)受到多種因素的干擾從而造成設(shè)備故障，所以必須做好工業(yè)汽輪機(jī)的日常檢修維護(hù)。