大型催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)組啟動影響因素及啟動方法探討

陸 杰

（中海石油寧波大榭石化有限公司機(jī)動部，浙江 寧波315812）

0 引言

對于大型催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)而言，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要分析影響機(jī)組啟動的因素，綜合各個煉油廠的情況來選擇合理的啟動方式。下面筆者就針對大型催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)組的啟動方法進(jìn)行深入的分析。

1 機(jī)組的幾種啟動方式

目前，機(jī)組啟動方式主要有軟啟動、變頻啟動、降壓啟動、直接啟動4種。

（1）軟啟動是使用不同手段來控制三相反并聯(lián)閘管導(dǎo)通角的一種啟動方式，軟啟動器的輸出是一個平滑的升壓過程，其輸出過程不改變頻率。該種啟動方式在各種系統(tǒng)中都有著廣泛的應(yīng)用，有著啟動簡單、價格低廉的優(yōu)勢，但是軟啟動轉(zhuǎn)矩小，不適用于重載啟動的大型電機(jī)。

（2）變頻啟動是通過改變輸出電壓與頻率來改變電機(jī)運(yùn)行曲線的一種啟動方式，該種啟動方式可以使電機(jī)以較小的啟動電流獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，適合啟動重型負(fù)載。變頻器具有調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)壓、調(diào)速等基本功能，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但高壓變頻器因價格高、占地大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)不便等因素，其應(yīng)用范圍也受到了一定的限制。

（3）降壓啟動也是機(jī)組常用的啟動方式，但是該種啟動方式需要犧牲功率并配置自偶變壓器等較貴的設(shè)備，因此，其使用范圍受到了一定的限制。此外，降壓啟動對于電網(wǎng)電壓的要求也較高，因此，多應(yīng)用于鼠籠型電機(jī)中，不適合啟動大型機(jī)組。

2 影響機(jī)組啟動的因素

機(jī)組啟動時間可以按照以下方式進(jìn)行計(jì)算：

其中，t、K、J、n0、n1、Dn、Me分別代表電機(jī)的啟動時間、常數(shù)、機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量、電機(jī)額定轉(zhuǎn)速、電機(jī)投入轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速增加值以及剩余力矩。由該公式可以看出，影響大型催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)組啟動的因素包括機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量及啟動阻力矩、電機(jī)投入轉(zhuǎn)速及驅(qū)動力矩。

3 改善大型催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)組啟動工況的對策

3．1 減小機(jī)組軸系的轉(zhuǎn)動慣量

機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量與啟動時間之間是正比關(guān)系，且轉(zhuǎn)動慣量對于機(jī)組啟動時間的影響比較大，考慮到這一因素，在進(jìn)行設(shè)計(jì)及操作時，需要采取科學(xué)有效的措施來減小機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量。具體措施如下：

3．1．1 在啟動時將煙氣輪機(jī)切除

在機(jī)組啟動時，其煙氣輪機(jī)是不會做功的，但是阻力矩與轉(zhuǎn)動慣性會占據(jù)一定的比例，如果可以在啟動時將煙氣輪機(jī)切除，就能夠有效解決機(jī)組的啟動問題。有關(guān)研究顯示，煙氣輪機(jī)轉(zhuǎn)動慣量占整個機(jī)組運(yùn)行慣量的30%～35%，啟動阻力矩則占整個阻力矩的25%～35%，使用單向離合器就能夠有效改善阻力矩與啟動慣量，該模式已經(jīng)在很多機(jī)組中得到了廣泛的應(yīng)用。

3．1．2 使用轉(zhuǎn)動慣量小的單機(jī)

軸系轉(zhuǎn)動慣量是機(jī)組中不同部件與單機(jī)運(yùn)行情況的疊加效果，其對機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量值有著直接的影響，不同廠商制造的主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動慣量會存在一些差別。選擇主風(fēng)機(jī)時，需綜合機(jī)組運(yùn)行可靠性與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行，同時兼顧機(jī)組的轉(zhuǎn)動慣量。

3．2 減小機(jī)組的啟動阻力矩

機(jī)組的啟動時間和啟動阻力矩成正比關(guān)系，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時應(yīng)該適當(dāng)?shù)販p小機(jī)組的啟動阻力矩，這樣即可有效縮短主風(fēng)機(jī)啟動時間。啟動阻力矩主要由主風(fēng)機(jī)／煙機(jī)鼓風(fēng)損失、齒輪嚙合損失、機(jī)組單機(jī)軸承摩擦損失以及聯(lián)軸節(jié)損失幾個部分組成，其中，鼓風(fēng)損失對于機(jī)組運(yùn)行的影響是最大的。要減小機(jī)組的阻力矩，采取科學(xué)的措施減小風(fēng)機(jī)的減荷載系數(shù)即可。減荷載系數(shù)與入口碟閥的開度有著密切的關(guān)系，如果想要達(dá)到良好的效果，可將碟閥控制在5°，這樣能夠保障機(jī)組順利啟動，在關(guān)小碟閥時需要注意吸癟風(fēng)機(jī)入口位置的補(bǔ)償器，并在機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之后再將碟閥開大。

此外，還可以減小煙機(jī)鼓風(fēng)損失。影響煙機(jī)鼓風(fēng)損失的因素是多種多樣的，主要有煙盤的輪盤直徑、葉片高度、轉(zhuǎn)速等，在以上因素中，輪盤直徑對于機(jī)組運(yùn)行的影響是最大的。有關(guān)研究顯示，雙機(jī)煙機(jī)鼓風(fēng)損失為煙機(jī)額定功率的8%～10%，單機(jī)煙機(jī)鼓風(fēng)損失則為5%～6%，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，可以根據(jù)這一比例計(jì)算出煙機(jī)的鼓風(fēng)損失情況，再采取科學(xué)的管控措施。

3．3 增大電機(jī)啟動力矩

大啟動力矩電機(jī)機(jī)組軸系的轉(zhuǎn)動慣量相對較大，但是堵轉(zhuǎn)電流的倍數(shù)則較低，在條件許可的情況下，可以適當(dāng)增加電機(jī)的啟動力矩。目前，該種方式已經(jīng)在各大型催化裂化裝置的主風(fēng)機(jī)中得到了一定程度的應(yīng)用，也取得了良好的效果。

3．4 使用其他方式來啟動主風(fēng)機(jī)組

3．4．1 使用電機(jī)來啟動機(jī)組

使用電機(jī)來啟動機(jī)組可以有效提升機(jī)組轉(zhuǎn)速，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和最大扭矩位置有著直接的關(guān)聯(lián)，與轉(zhuǎn)子繞組電阻值并無關(guān)系，考慮到這一因素，就能夠?qū)⒗@線式電機(jī)的特性充分地利用起來，使用連續(xù)切小轉(zhuǎn)子電阻來調(diào)整電機(jī)啟動的滑差與轉(zhuǎn)矩，提高包絡(luò)線的轉(zhuǎn)矩，這樣就可以得出相關(guān)的 輸出特性曲線。除此之外，還需要考慮到串接轉(zhuǎn)子電阻問題，采用合理的措施減小轉(zhuǎn)子發(fā)熱量，延長機(jī)組的允許啟動時間。

3．4．2 使用煙機(jī)來啟動機(jī)組

由于各種因素的限制，如果機(jī)組不能正常啟動，就可以使用煙機(jī)來進(jìn)行啟動，但是在啟動前需要進(jìn)行備機(jī)，保證煙氣催化劑的量。如果使用備用主風(fēng)機(jī)，風(fēng)量是很難滿足裝置運(yùn)轉(zhuǎn)需求的，裝置的溫度、壓力與流量也會與煙機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)產(chǎn)生一定的區(qū)別，因此，必須要根據(jù)煙機(jī)變工況進(jìn)行分析和計(jì)算，只有得出具體的功率，才能夠有效保障機(jī)組的科學(xué)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

總而言之，影響大型催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)組啟動的因素是多種多樣的，且不同煉油廠的運(yùn)行環(huán)境也有著一定的差別，為了保障機(jī)組的正常運(yùn)行，需要根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)對啟動工況進(jìn)行有針對性的優(yōu)化。

［1］李盡亮．大型催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)組啟動影響因素及啟動方法的探討［J］．煉油設(shè)計(jì)，2002（6）