柴油加氫裂化裝置離心機油站小汽輪機技術改造及分析

于洋洋，陳國棟，王玉軍

柴油加氫裂化裝置離心機油站小汽輪機技術改造及分析

于洋洋，陳國棟，王玉軍

（浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316200）

浙江石油化工有限公司新建350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置離心式壓縮機組為裝置核心動設備，該離心機組包含離心機、汽輪機、凝汽系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)等，其中潤滑油系統(tǒng)包含潤滑油箱、油泵、管道、高位油箱以及相應儀表設備等，該系統(tǒng)為離心機和汽輪機提供穩(wěn)定并符合一定壓力的潤滑油，潤滑油泵共計兩臺，一臺小型汽輪機、一臺螺桿泵。油站小汽機既是節(jié)能設備，也是離心機組的關鍵設備之一，小汽機的運行穩(wěn)定與否直接影響離心機的運行安全。介紹了該機組自2021年6月份啟機后至2022年4月期間小汽機運行上發(fā)生過的問題，并分析了這些以及對小汽機進行了技術改造，同時分析了小汽機改造效果，為后期小汽機穩(wěn)定運行打下基礎并提供依據(jù)。

柴油加氫裂化；離心機；油站；小汽機

1 裝置概況及工藝流程特點

1.1 350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置概況

浙江石油化工有限公司4 000萬t·a-1煉化一體化項目350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置，由中國石化洛陽工程有限公司設計。該裝置采用UOP公司提供的固定床兩段式全循環(huán)柴油加氫裂化技術。UOP提供全套的加氫裂化催化劑，該催化劑系統(tǒng)具有脫金屬、加氫精制、加氫裂化等功能。裝置以直餾柴油、催化柴油、漿態(tài)床渣油加裂裝置柴油和石腦油為原料，主要生產(chǎn)催化重整裝置原料重石腦油，副產(chǎn)輕石腦油。該裝置同時設置輕烴回收及產(chǎn)品精制部分，將本裝置及蠟油加氫裂化裝置的粗石腦油、酸性氣、低分氣，蠟油加氫處理裝置的酸性氣、低分氣、柴油加氫精制裝置的酸性氣、低分氣、石腦油加氫裝置的酸性氣進行輕烴回收及精制，生產(chǎn)精制液化氣和脫硫干氣、脫硫低分氣。

裝置由反應部分（含兩段反應部分、循環(huán)氫脫硫、循環(huán)氫壓縮機）、新氫壓縮機部分、分餾部分、輕烴回收部分、產(chǎn)品精制部分組成。

柴油加氫裂化裝置離心機組由離心機、汽輪機、潤滑油系統(tǒng)、蒸汽冷凝系統(tǒng)等組成，其中潤滑油系統(tǒng)包含潤滑油箱、油泵、管道、高位油箱以及相應儀表設備等。

1.2 350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置油站小汽機概況

柴油加氫裂化裝置油站小汽機共有1臺，作為油站供油系統(tǒng)主油泵，1臺電動齒輪泵作為油站輔助油泵。油站小汽輪機每小時為離心機組供油約 64 m3，油站小汽機主要參數(shù)如表1所示。

表1 油站小汽機主要參數(shù)

2 油站小汽機運行過程中故障分析

2.1 油站小汽機調(diào)速卡澀超速跳車故障分析

裝置開工后，在2021年底，曾因小汽機調(diào)速桿卡澀引起超速跳車故障，經(jīng)分析后確認原因為小汽機調(diào)速桿卡澀以及進出口壓差過大所致。

在順時針調(diào)節(jié)伍德華德油壓調(diào)速器的調(diào)速螺絲后LED轉速顯示未發(fā)生變化，繼續(xù)順時針旋轉調(diào)速螺絲后發(fā)生調(diào)速桿抖動現(xiàn)象，隨之發(fā)生超速跳停。

如圖1所示，調(diào)速桿示意圖中位置與伍德華德油壓調(diào)速器構成調(diào)速系統(tǒng)，在圖1標注的箭頭的位置任何一處存在卡澀則調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速指令無法及時反饋到調(diào)速閥桿上而及時調(diào)節(jié)汽門，從而造成進汽不穩(wěn)定。

圖1 調(diào)速閥桿維護位置示意圖

進排汽差壓太大的現(xiàn)象：在小汽輪機升速調(diào)整的過程中，如圖1所示首先調(diào)整排汽隔離閥調(diào)整出口蒸汽壓力至0.5 MPa，順時針調(diào)節(jié)伍德華德油壓調(diào)速器的調(diào)速螺絲提速，隨著轉速上升出口蒸汽壓力也隨之上升，需調(diào)整出口蒸汽壓力不超過額定出口蒸汽壓力0.6 MPa，在調(diào)整的過程中，調(diào)速桿發(fā)生抖動，如繼續(xù)升速出口蒸汽壓力仍然維持在額定0.6 MPa，調(diào)速桿抖動會加劇從而發(fā)生跳停。

原因為超速調(diào)節(jié)器油杯總成設定值偏小。通過調(diào)大小汽輪機的超速調(diào)節(jié)器油杯總成，跳閘設定值應超出額定速度約16%或21%，可排除此類問題。超速調(diào)節(jié)器油杯總成結構如圖2所示。

90—油杯-調(diào)節(jié)器；91—調(diào)節(jié)螺絲；92—固定螺絲；93—重錘；94—彈簧；95—襯套-重錘；96—環(huán)-固定并保持打開；97—環(huán)-固定并保持在外

2.2 油站小汽機汽封泄漏故障分析

引起油站小汽輪機汽封泄漏的原因有以下幾方面：碳環(huán)磨損或損壞、軸有損傷、碳環(huán)積碳或有污垢、碳環(huán)固定碳環(huán)斷裂、分隔板表面有污垢或損壞、迷宮密封的梳齒磨損、排汽壓力大。

小汽機發(fā)生汽封泄漏后，經(jīng)檢查，碳環(huán)、分隔板、迷宮密封、軸這些配件的磨損、損壞、積碳、污垢、斷裂等都需要更換新碳環(huán)、分隔板、迷宮密封、軸才能解決。排汽壓力大需要重新設計填料箱或調(diào)整汽輪機軸的扭矩值

2.3 油站小汽機軸承箱含水故障分析

油站小汽機汽封泄漏是造成軸承箱含水的主要原因，其次是軸承箱外側的迷宮密封梳齒失效起不到密封作用，導致水汽進入軸承箱內(nèi)，累計后改變潤滑油性態(tài)，從而影響軸承潤滑效果，對設備長周期運行帶來極大危害。

3 油站小汽機技術改造方案

3.1 油站小汽機調(diào)速系統(tǒng)改造

在小汽機發(fā)生調(diào)速桿卡澀、抖動并調(diào)停后，通過對小汽機調(diào)速系統(tǒng)的檢查，確定了卡澀原因，對圖1所示部位進行除銹、清洗，然后使用高溫潤滑脂對圖1所示部位進行維護，從而消除調(diào)速系統(tǒng)卡澀現(xiàn)象。

3.2 在線排油及可視油窗系統(tǒng)改造

在油站小汽輪機驅動端的軸承箱卸油口及伍德華德油壓調(diào)速器的疏水口分別安裝可視油杯。小汽輪機驅動端和非驅動端軸承箱內(nèi)加滿油后正常投用，打開可視油杯的根部閥門，潤滑油會進入可視油杯進行油水分離，如圖3、圖4所示。

圖3 可視油杯結構示意圖

在線排油及可視油窗系統(tǒng)主要由等徑三通、球閥、可視油杯等部分組成，可視油杯安裝在軸承箱最低位置水平面一下，從而可以使進入軸承箱內(nèi)的水汽因自身密度作用通過球閥進入可視油杯內(nèi)，當操作人員發(fā)現(xiàn)可視油杯內(nèi)有分層現(xiàn)象，即可判斷軸承箱內(nèi)有帶水現(xiàn)象，可通過可視油杯上下閥門的配合來進行排水操作。可視油杯系統(tǒng)結構圖及部件表如圖3和表2所示。

表2 可視油窗系統(tǒng)材料表

3.3 氮封吹掃系統(tǒng)改造

在靠近蒸汽側的軸承上蓋，梳齒密封上半環(huán)最高點，中間位置鉆4 mm通孔（鉆透梳齒密封環(huán)）。通入0.2～0.3 MPa氮氣，阻隔蒸汽進入軸承箱。氮氣管路設計施工，按“儀表風工藝管路安裝規(guī)則”，配置相關管路及連接件。現(xiàn)場氮氣壓力0.7 MPa，建議用孔板調(diào)壓方案，將進軸承箱氮氣壓力調(diào)到0.2～0.3 MPa。具體器件規(guī)格材料，前后軸承箱蝸殼方向、油封位置上開孔，連接管路，注入適量密封氣，使軸承箱帶有微正壓，阻止蒸汽竄入軸承箱，詳見圖4、圖5。

圖4 氮封系統(tǒng)示意圖

圖5 氮封吹掃點內(nèi)部位置示意圖

氮封吹掃系統(tǒng)主要由管路、減壓閥、壓力表等部分組成，其系統(tǒng)結構圖及部件表如圖6和表3 所示。

圖6 氮封吹掃系統(tǒng)結構示意圖

表3 氮封吹掃系統(tǒng)部件表

4 油站小汽機技術改造效果分析

4.1 油站小汽機調(diào)速系統(tǒng)改造效果分析

通過對小汽機調(diào)速系統(tǒng)涂抹高溫潤滑脂進行調(diào)速桿等有摩擦部位的保護，確保了各部件之間的潤滑效果，在2021年11月份對調(diào)速系統(tǒng)進行高溫潤滑脂保護后，連續(xù)運行5個月為發(fā)生過調(diào)速桿卡澀現(xiàn)象，調(diào)速桿等部位潤滑效果良好。

4.2 在線排油及可視油窗系統(tǒng)改造效果分析

利用水的密度作用，將進入軸承箱的水分通過可視油窗短管和閥門引入可視油窗內(nèi)，再利用可視油窗前后球閥進行配合排水操作，從而保證了小汽機即使發(fā)生了有水分進入軸承箱內(nèi)，也可以快速、安全地將水分排除。同時可視油窗系統(tǒng)的改造，也使得小汽機軸承箱在線置換潤滑油成為可能，一旦發(fā)生潤滑油油質(zhì)不合格等現(xiàn)象，需要置換潤滑油，可以通過可視油窗系統(tǒng)在線置換潤滑油，不但避免了切換油泵帶來的機組聯(lián)鎖停機風險，而且也避免了停機更換潤滑油帶來的大量小汽機啟停機操作工作，減少了員工操作的工作量。

4.3 氮封吹掃系統(tǒng)改造效果分析

氮封吹掃系統(tǒng)按以上流程改造后，通過新增氮封系統(tǒng)，可以將一定壓力的氮氣進入梳齒密封從而阻止水汽通過梳齒密封進入軸承箱，從根本上避免軸承箱潤滑油帶水問題，同時結合之前增加的可視油窗系統(tǒng)，進一步從根本上保證杜絕軸承箱潤滑油帶水問題。

5 結 論

1）小汽機的運行狀態(tài)直接影響離心機組的運行穩(wěn)定和運行安全，小汽機調(diào)速系統(tǒng)運行不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生較為普遍，解決小汽機的調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象要從部件保護、消除外部因素以及合理調(diào)整調(diào)速桿力矩等多方面因素著手。要做好關鍵部位的潤滑防護，合理調(diào)整小汽機進出口壓差，必要時適當調(diào)整調(diào)速桿力矩，避免調(diào)速桿抖動問題。

2）油站小汽機軸承箱帶水問題，在裝置運行初期對離心機組的穩(wěn)定運行帶來了較大障礙，操作人員不得不花費大量人力物力進行小汽機切機、停機、啟機操作，然而小汽機的啟、停、切操作也同樣存在導致離心機組聯(lián)鎖停機的風險，進行小汽機汽封更換的工作，不但需要時間較長，而且維修期間輔助油泵只能單機運行，同樣存在運行風險。可視油窗系統(tǒng)的改造，可以使小汽機軸承箱內(nèi)部含水的現(xiàn)象更容易被察覺，同時排水、換油操作更為便捷，無需切機、停機操作，降低了操作風險，減少了勞動強度。

3）油站小汽機的氮封吹掃系統(tǒng)改造與離心機系統(tǒng)的氮封系統(tǒng)類似，通過新增氮封系統(tǒng)，將一定壓力的氮氣進入梳齒密封從而阻止水汽通過梳齒密封進入軸承箱，從根本上避免軸承箱潤滑油帶水問題。加之可視油窗系統(tǒng)的改造，可以使小汽機穩(wěn)定運行更加有保障。

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Technical Transformation and Analysis of Small Steam Turbine in Centrifugal Oil Station of Diesel Hydrocracking Unit

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（Zhejiang Petrochemical Co., Ltd., Zhoushan Zhejiang 316000, China）

The centrifugal compressor unit of 3.5 Mt·a-1diesel hydrocracking unit newly built by Zhejiang Petrochemical Co., Ltd. is the key equipment of the unit. The centrifugal unit includes centrifuge, steam turbine, condensing system and lubricating oil system. The lubricating oil system includes lubricating oil tank, oil pump, pipeline, high-level oil tank and corresponding instrument equipment. The system provides stable lubricating oil that meets a certain pressure for centrifuge and steam turbine, There are two lubricating oil pumps, one small steam turbine and one screw pump. In this paper, the problems occurred in the operation of small steam turbine and the technical transformation of small steam turbine from June 2021 to March 2022 were introduced, and the transformation effect of small steam turbine was analyzed, so as to lay foundation and provide basis for stable operation of small steam turbine in the later stage.

Diesel hydrocracking; Centrifuge; Service station; Turbine

2022-04-11

于洋洋（1986-），男，遼寧省盤錦市人，工程師， 2010年畢業(yè)于東北石油大學過程裝備與控制工程專業(yè)，研究方向：設備管理。

TK267

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1004-0935（2023）01-0069-04