采用葉輪切削優化甲苯塔回流泵運行

寇大成

摘 ? ?要：針對天津石化煉油部大量使用離心油泵的實際使用情況，如何改變泵的工況點提高泵運行效率并且又能滿足企業實際的生產要求，提出了改進方案，并就甲苯塔回流泵進行具體改造設想及效能測算，最終目標實現泵的節能優化。

關鍵詞：切割;葉輪;比轉速;離心泵

中圖分類號：TH31 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0182-01

1 ?引 言

中石化天津分公司100萬t/年乙烯及配套項目新建100萬t/年重整抽提裝置以新建1000萬t/年常減壓裝置生產的直餾重石腦油、新建180萬t/年加氫裂化裝置生產的加氫裂化重石腦油和乙烯裝置生產的加氫乙烯裂解汽油（C6～C8餾分）為原料，主要生產苯、甲苯、混合二甲苯和高辛烷值汽油調合組分C9+餾分油，副產重整氫氣、C5餾分油、抽余油、液化石油氣、燃料氣等。

精餾單元是通過苯塔和甲苯塔將來自抽提蒸餾單元A、B兩個系列的混合芳烴分離成苯、甲苯和重芳烴產品，其中甲苯塔回流泵（P-605）是輸送物料關鍵機泵，如何提高其效率，降低其能耗，是提高整個生產能耗的關鍵一環。

2 ?離心泵節能方法

目前，離心泵優化設計方法主要是將泵的基本流動理論與計算流體力學優化方法相結合，從考慮水力損失最低著手，在保證效率最高的條件下，尋求不同的流動和幾何參數的組合，最終獲得具有優良性能的離心泵。由于傳統數學優化方法存在一些缺陷，而且我國在泵設計、優化領域的整體水平要低于國外發達國家，現有的優化方法也是較為傳統的幾種方法，且優化目標多為單一目標優化，優化效果并不顯著。對離心泵工況的調節方法主要包括以下幾種：

（1）變速調節;

（2）變徑調節;

（3）變閥調節;

（4）變角調節;

（5）分流調節。

在實際生產中，能體現節能優化，同時具有可操作性的方法是變速調節及變徑調節，以下主要以變徑調節來論述。

通過葉輪切割改變離心泵工況的方法：

提高泵的轉速，可減少葉輪的直徑、減少葉輪級數，從而減少泵的重量、體積。但轉速過高，同時也加大了對機封、轉動部件的磨損影響。考慮到資金投入回報率的問題，并不是給每臺電動機都裝上變頻調節器。變頻器的價格非常昂貴，它與電動機的額定功率成正比，據滄州石化使用情況為每10kW的功率投入資金為10000元。煉油廠的泵大多數情況在流量穩定條件下運行，這與自來水廠的離心泵的流量每時每刻變化有所不同。

將離心泵葉輪切割，可以改變水泵的性能曲線，葉輪外徑的大小將直接影響泵的性能參數，離心泵在轉速固定的條件下，如果管路系統壓力過高即葉輪外徑偏大的情況下，可采用葉輪切削的方法降低系統壓力，這種方法非常簡單并且實用可靠，是現階段我國煉油企業中廣泛使用的節能增效的方法。

3 ?甲苯塔回流泵葉輪切削改造設想及方案

3.1 ?機泵基礎數據及實際運行數據采集

甲苯塔回流泵型號為EAP980K3-315，設計流量110.9m3/h，設計揚程H設=99m，轉速n=2950r/min，其葉輪直徑D=285mm。甲苯塔回流泵管路系統中介質甲苯在溫度100℃密度ρ=782kg/m3。此泵由甲苯塔回流罐D-604抽出，穩定運行時質量流量為64t/h，其中33t回流至塔C-602，剩余31t出裝置送往罐區。機泵正常穩定運行時體積流量Q操體=81.84m3/h，回流支路的調節閥開度為50%，出裝置支路的調節閥開度為66%。電動機額定轉速n=2875r/min，電動機額定功率N額定=45kW。查操作規程及現場測量知，甲苯塔回流泵（P-605）的吸液面位高H吸液面=12m，為常壓;匯入C-602支路的排液面位高為59m，壓力為0.05MPa。

3.2 ?改造方案

泵型號為EAP980K3-315，葉輪直徑為285mm，按照離心泵葉輪的允許最大切割量與比轉速ns有關，確定切削的最小葉輪直徑為D′=285×0.85=242.25mm。按照泵的極限工況流量110m3/h進行切割，利用葉輪切屑定律，最小葉輪外徑為267.95mm，圓整為270mm。對該泵的葉輪切削采用由外逐內逐步切削的切削方法，不保留葉輪的前后蓋板，先切削到葉輪直徑的圓整值為D2=275mm，然后進行離心泵的運行分析，如果還有切削的潛力，可進一步對葉輪進行切削，直到葉輪直徑圓整值為D2=270mm，這種逐步切削的方法不但減少了葉輪切削的風險性，也便于分析切削葉輪這種節能方案的可推廣性。

所以按照D2=270mm改造葉輪。改造后的管路特性曲線如圖1所示。

4 ?改造效果及節能計算

流量為81.84m3/h時節約的功率：

（1）改造前Q=81.84m3/h，H=123m，η=64%;

（2）改造后Q=81.84m3/h，H=110.39m，η=64.3%。

所以在流量為81.84m3/h時節約的軸功率：

△N=■（■-■）=■■-■=3.57kW

從上面的計算式可以看出葉輪改造后能節約功率為3.57kW;

節約的能量所占百分比%=■=■=10.67%。

假設P-605一臺泵一年運行8760h，每年可節約用電31273.2度電。

收稿日期：2018-12-10