煉油裝置精制柴油泵節能改造及其效益分析

周景芝(中石化上海工程有限公司，上海 200120)

0 引言

隨著石油化工企業數量的增多，其內部煉油過程愈發引發人們的關注。為提升煉油質量，技術人員應科學使用煉油裝置精制柴油泵，并透過對該裝置的節能改造，有效提升該煉油裝置使用的科學性，在縮減能源消耗的基礎上，促進化工企業的持續性發展。

1 煉油裝置精制柴油泵的應用流程

為確保煉油裝置精制柴油泵在化工企業的應用效果，應適時明確該裝置的使用流程。在確認使用流程前，需明確該類裝置中的有效參數。比如，某石油化工企業煉油裝置精制柴油泵的原始參數包含3級葉輪，該葉輪層級由首級到末級依次為262、363、363 mm，關死點下的揚程為483 m；揚程為362 m時，體積流量在520 m3/h左右，出口壓力與進口壓力分別為2.30、0.15 MPa，密度在606 kg/m3上下。在確認精制柴油泵內的各項目參數后，研究人員需探究其應用流程，精制柴油泵內包含帶有分餾塔進料為主的熱交換器與精制柴油，并在發生器內開展柴油蒸汽，再將原料油與精制柴油進行合理交換，并及時抽取該裝置內的冷氣，精準提煉出精制柴油[1]。

2 煉油裝置精制柴油泵的使用現狀

2.1 靜壓設備的壓力較高

在使用煉油裝置精制柴油泵期間，工作人員應適時檢測該裝置內的后路靜設備壓力，該柴油泵的關死點壓力公式：

式中：H為揚程(m)；g為重力加速度，具體數值為9.8 N/kg；f為密度(kg/m3)；p為出口與進口的壓力差值(Pa)。

將具體數值代入到該公式內，f為606 kg/m3，g為9.8 N/kg,H為483 m，可得出p為2 868 440.4 Pa，也就是2.87 MPa。在完成出口、進口的壓力值計算后，工作人員可發現關死點壓力與進口壓力分別為3.02、0.15 MPa，關死點壓力為 0.15 MPa+2.87 MPa，在具體操作中，受溫度與泵進口壓力影響，當前關死點壓力可達到3.1 MPa。從數值上看，后路靜設備的壓力值要超出此前設定的標準值。在出現后路靜設備壓力值增大現象后，研究人員應及時觀察此前設定的靜設備壓力與以分餾塔為主的熱交換器壓力，透過觀察可發現兩項設備的初始壓力均為3.0 MPa，也就是說當前關死點壓力值要超出煉油裝置精制柴油泵內的任意設備壓力值。在產生超壓現象后，該裝置存有多項安全隱患。比如，在進行加工量調整時，會產生疊加法蘭泄漏與熱交換管箱墊片失效現象，而該現象的出現將極大危及設備的使用安全。

2.2 耗能較大

從煉油裝置精制柴油泵的使用標準上看，若相關設備內部的體積流量不變，則揚程與離心泵下的輸出功率將呈現正比關系，即離心泵內的輸出功率會隨著揚程的增加而提高。在當前的精制柴油泵中，其邊界壓力多為1.2 MPa，而在應用過程中其生成的實際邊界壓力則為邊界壓力標準的一半，即0.6 MPa。雖然揚程的數值較高，但難以對邊界壓力形成過大影響，應將各閥門的開度值調整到較小狀態來管理其壓力，并將該壓力均勻地轉化到靜設備與管路中，提升對設備內部壓力的控制效果。在執行該項舉措時，部分電能又會出現無謂損耗，無形中提升了設備的能耗值。此外，精制柴油泵的傳統設計中，對壓力的控制性能較弱，技術人員未能針對其能耗控制設計適宜的管理措施，導致該設備存在能耗管控瑕疵，在能耗逐步累積的情況下，縮減了設備的使用壽命與應用效果[2]。

2.3 閥門嚴重損傷

為縮減后路靜設備的壓力值與泵內的富余性能，技術人員可對泵出口閥及時控制，在改造前多關小閥門。精制柴油泵在實際運行時節流泵出口閘閥板的開啟高度多在10%上下，由于閘閥的開度較小，該閥門內部極易出現氣蝕與閃蒸等不良現象，該問題還會極大損傷閥門內部的密封面。一般來講，將閥門內部形態進行適時改造后，研究人員發現精制柴油泵運行時仍存有些許問題，比如，關死點揚程值與靜設備的設計壓力數較接近，再加上原始泄漏點仍屬較薄弱區域，若在實際操作中開展低流量運行，設備內部的熱交換器會產生憋壓現象，在生成憋壓后，會引發密封面冒煙等危險狀況。此外，若技術人員將泵出口閥看作適宜的節流閥，精制柴油泵在具體運行時仍會嚴重損傷該閥門，雖然對泵出口閥進行節流改造較有必要，但不應將其視為節流閥，若機泵產生故障，當內部流量較小時，會出現介質排放不干凈、閥門關不嚴等不良情況，在進行后期的檢修維護時也會產生安全隱患。當閥門內漏的現象較嚴重時，還難以在日常檢修中發現不良狀態，在出現該現象后會極大改變裝置運行效果。

3 精制柴油泵節能改造措施與效益發展狀況

3.1 節能改造舉措

3.1.1 增加變調頻速體系

為增進精制柴油泵的使用效率，研究人員應依照其運行狀態設計出適宜的節能改造措施，提升設備運行效果。首先，技術人員在調整精制柴油泵的內在壓力時，可利用變頻調速體系的增加來改善設備的內部運行流程，在安設該系統時可切實借助異步電動機的內部交流特征來改進其運行頻率與速度，該系統在應用過程中帶有強過載能力、操作便利、維護方便、安裝簡單等優勢，在明確該系統的內在優勢后，利用對變頻調速體系的使用可大幅縮減機泵內部的起動電流，并借助適宜的軟啟動來削減其對電網造成的沖擊[3]。其次，在應用變頻調速體系期間，技術人員應適時觀察體系內部的電源頻率值，若該系統中的頻率值較低，會給電源內高次諧波帶去極大損耗，要對電源頻率值進行及時調整，其實際頻率需與設計頻率保持一致。當異步電動機處在縮減轉速的狀態中時，其轉速與冷卻風量將呈現反比關系，電動機在具體運行時會因冷卻低速狀態而出現變壞情況，在設計變頻調速體系時需精準控制異步電動機的內部轉速。最后，在面對變頻調速體系內的逐步縮減的轉速時，技術人員可發現系統內部轉速將極大改變機械密封腔內泵送環的旋轉速度，繼而引發機械密封效果不佳，嚴重縮減精制柴油泵的應用壽命，若情況嚴重還會引發火災或熱油泄漏等不良事故，要及時調整精制柴油泵中變頻調速體系內的轉速，借助對該轉速的合理控制來提升該設備的應用水平，以實現節能環保效果。

3.1.2 改造葉輪

在設置了適宜的變頻調速體系后，技術人員應開展對精制柴油泵內部葉輪的改造。比如根據此前的設計需求與內容，關死點壓力需超出額定電壓，且前者是后者數值的1.2倍，也就是2.8 MPa，在對葉輪開展正式改造前，可將該階段的關死點壓力值設置成2.85 MPa，并運用該數據進行對應的計算工作。當泵的關死點壓力為2.85 MPa時，其揚程值則下降到了455 m，相較此前的483 m，其下降幅度在28 m左右。隨著揚程數值的下降，其內部曲線也跟著葉輪外徑而發生較大改變，并產生了上下平移現象，可根據該狀態來設置額定揚程，將其數值確定在334 m上下。在改造葉輪的過程中，技術人員需始終保證額定流量不變，通過對該項數值的確認來對葉輪實行不同程度的切割，在葉輪遭受一定切割的情況下縮減泵內的額定揚程。依照最初設計的葉輪切割流程與定律可看出在完成切割舉措后，葉輪的外徑值處在253、350、350 mm左右，再根據該數值來測定葉輪的額定壓力。在完成對葉輪的切割改造后，技術人員應及時整理當前葉輪的各項數值，通過觀察可發現改造前，葉輪外徑分別為262、363、363 mm，而改造后的葉輪外徑在 253、350、350 mm，關死點壓力由此前的3.1 MPa轉化成2.8 MPa，電流也由此前的29 A縮小到25 A，出口閘閥的大約開度由過去的10%上升到15%。在完成葉輪改造后，技術人員應及時檢查精制柴油泵內部的運行狀態，透過對葉輪控制來改善設備應用效果[4]。

3.1.3 拆卸葉輪

在完成精制柴油泵內部葉輪的切割后，技術人員應適時觀察該葉輪的運行態勢，當前葉輪由前中后三級構成，可對其拆卸來控制設備運行質量。一般來講，多級泵揚程中的葉屬各級葉輪的科學疊加，在進行內部核算，技術人員可發現若該泵內部的額定揚程縮減在217 m時，其關死點壓力、額定壓力與關死點揚程分別為1.88 MPa、1.45 MPa、292 m等。從理論上看，該類數值可切實達成邊界外送與壓降的具體要求，在進行節能改造時，要對葉輪的各項等級進行適時關注，對數據指標較模糊的葉輪等級進行及時拆卸，透過對葉輪的合理組裝，有效增強精制柴油泵的使用效果。從改造前后的數據上看，改造前，三級葉輪的外徑分別為262、363、363 mm；而在改造后，其對應的外徑值則為262、0、363 mm。在三項外徑數值中，只有中間項因拆卸而數據為0，其余兩項保持不變，關死點壓力由此前的3.1 MPa降低到1.9 MPa，電流也出現了極大縮減，從29 A下降到19 A，出口閘閥大約開度值則有了較明顯的提升，由10%上升至100%。也就是說，精制柴油泵在經過了適宜的葉輪改造后，其節能效果較為明顯。值得一提的是，在完成精制柴油泵的節能改造后，泵內部的出口閘閥可全部處在放開狀態，可借助后路來控制閥門的具體流量，再加上后路設計靜壓力值超出關死點壓力，可說明精制柴油泵的整體運轉較佳。在完成該項節能改造工作后，對該設備進行試運行，并在試運行期間及時觀察內部系統的運轉狀態，基于其并未出現泄漏憋壓等不良現象，說明該改造方案可行，效果較好。

3.1.4 合理控制閥門運行

一方面，在完成精制柴油泵內部葉輪的合理改造后，技術人員需及時控制葉輪運行狀態。比如，及時檢查靜設備內設計壓力與關死點揚程值，在確認兩者數值相仿，且堵漏此前葉輪存在的薄弱點后，可有效控制流量操作，并及時檢查熱交換器的整體運行狀態，在未出現密封面冒煙或熱交換器憋壓情況下才能正常使用精制柴油泵。同時，技術人員在改造葉輪過程中，不應將泵出口閘閥看作節流閥，合理控制閥門可能出現的損傷，及時解決閥門運行時出現的各項問題，科學控制閥門運行狀態。

另一方面，在控制閥門正常運行期間，技術人員應定期檢查機泵的運行狀態，利用科學手段消除泵內部的安全隱患，切實改善閥門可能產生的內漏狀態，并及時檢修維護精制柴油泵。值得一提的是，在完成精制柴油泵的內部試運行后，相關人員應確保閥門的使用狀態，及時檢查該設備內部存在的各項功能。在確保不同功能都能得到合理使用的情況下，即可完成煉油裝置精制柴油泵的設計改造，并利用計算公式測算出獲取的生態效益與經濟效益。

3.2 效益發展狀況

在完成煉油裝置精制柴油泵內部裝置的節能改造后，技術人員為確保該節能改造的合理性，在相關裝置正式使用前開展合適的試運行工作，通過試運行發現改造效果較佳，根據該試運行條件來分析節能改造后獲取的綜合效益。

具體來看，通過對煉油裝置精制柴油泵的試運行，可看出當前裝置已完全達到安全與生產的要求，經過實際檢測，不僅高效縮減了電量，還帶來了較為顯著的經濟效益。比如，泵功率的計算公式為：

式中：cosφ值為功率因數，數值為0.88；I為電流(A)；U為電壓 (V)；P為泵功率 (W)。

技術人員可將10 A、10 000 V、0.88代入該公式內，可計算出功率節約數在152.4 kW左右。若在計算每年的經濟效益時，其具體用電時間設置成8 000 h，可看出每年節電值在121.9萬 kW·h，若每耗電1 kW·h折合0.88元，可計算出用電成本共節約83萬元。

此外，在完成經濟利潤的計算后，項目管理者還應及時檢查精制柴油泵在運行過程中帶去的環境效益。該設備在應用期間未產生任何污染，周遭環境得到了極大改善。在該項改造技術的應用下，精制柴油泵的運行變得更為順暢，給該化工企業帶來了極大的經濟效益、綜合效益和環境效益。

4 結語

綜上所述，在改造煉油裝置精制柴油泵內部系統的過程中，技術人員應及時發現各裝置使用時出現的各項問題，在查明產生的原因后，采取針對性舉措加強該結構。在完成節能改造后，為確保運行的科學性、合理性，還要開展試運行工作，以增進化工企業的經濟效益。