蠟油加氫熱高分液能量回收透平運行分析

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），共同驅動P101A進而達到節能目的。

圖1 P101A與液力透平P102整體布置圖

1.1 基本原理

透平是將流體工質中蘊有的能量轉換成機械功的機器，又稱渦輪或渦輪機。透平因工作條件和所用工質不同，所以它的結構型式多種多樣，但基本工作原理相似。透平的最主要部件是一個旋轉元件，即轉子，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，經過噴管時轉換成動能，流過葉輪時流體沖擊葉片，推動葉輪轉動，從而驅動透平軸旋轉。透平軸直接或經傳動機構帶動其他機械，輸出機械功。透平機械的工質可以是氣體，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的壓力差轉化為軸功率，達到減少電耗的目的。

1.2 基本參數

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D107，反沖洗污油罐D107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D107出現超溫，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，轉速逐漸達到額定轉速 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

經過上述措施，離合器油箱溫度穩定在65℃左右，離合器兩端軸承溫度穩定在57℃左右。

2.2.2 驅動端和非驅動端密封漏油，密封沖洗油罐壓力下降

密封沖洗油罐壓力低運轉過程中發現驅動端和非驅動端密封漏油，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。

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構特性影響的，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象，機械運行狀態良好。

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良好，未見異?，F象，各測點均在設計范圍之內。

4 節能效果

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，熱高分液溫度只有264℃，設計溫度為316℃，部分參數未達到設計值，影響節能效果。若裝置處于滿負荷，各項參數都達到設計值時，節能效果會更加明顯。

5 結論

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，富胺液能量回收透平P104投用，會進一步降低裝置能耗，給企業帶來較好的經濟效益。

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