煉油廠催化裂化裝置輕柴油泵改造

趙子龍

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶 163711）

0 引言

煉油廠140 萬噸/年催化裂化輕柴油泵P206/1、2 是裝置的重要設備，該泵主要技術參數如下：操作溫度193 ℃；輸送介質為輕柴油；設計流量為131.5 m3/h；揚程250 m；出口壓力2.29 MPa；轉速2980 r/min；電機功率185 kW。

機泵作為化工生產行業中的核心設備，其運行可靠性直接關系到化工生產的效益，同時也影響到機泵設備的使用壽命，但是，在實際運行的過程中，由于振動故障的發生，直接影響機泵設備的運行效率與使用壽命。因此，實現對機泵振動問題的有效分析與完善解決至關重要。

1 故障介紹

根據板塊公司的指導意見，煉油廠機泵振動標準執行GB/T 29531—2013《泵的振動測量與評價方法》，泵的振動級別分為A、B、C、D 共4 級[1]：①A 區新交付使用的泵，應達到的狀態或優良狀態；②B 區泵可以長期運行或合格狀態；③C 區泵尚可短期運行但必須采取相應治理措施；④D 區為泵不允許運行狀態。

煉油廠催化裝置輕柴油泵振值間歇性升高，經常出現振動不穩定的現象，偶發高點振動4H 點達到5.24 mm/s，進入C 區運行，輕柴油泵的測振點布置如圖1 所示。多次采取大修工作，更換軸承、葉輪、轉子動平衡等措施后，振動短期下降，運行一段時間后仍出現振值超標的問題。設備運行的狀態不良，嚴重威脅著裝置的安全生產，所以亟需對該振動問題進行治理。

圖1 輕柴油泵測振點布置

2 振動原因分析

P206/2 驅動端頻譜如圖2 所示，根據使用SPM 數采儀采集振動的頻譜及導致產生振動的可能原因分析如下。

圖2 P206/2 驅動端頻譜

2.1 軸系不平衡[2]

該泵進行過多次大修，轉子動平衡精度滿足ISO1940：2003《機械振動》標準精度G2.5 級要求，測量軸彎曲為0.02 mm，滿足要求，且經過頻譜采集并不是以一倍頻為主導，此項原因排除。

2.2 同心度超差

同心度超差即機泵與電機不對中，該泵選用膜片聯軸器，檢修后的對中數據：徑向0.08 mm，軸向0.05 mm。符合SHS 01013—2019《離心泵維護檢修規程》中膜片聯軸器對中要求[3]，并且頻譜中無明顯的二倍頻痕跡，此項原因排除。

2.3 內件碰摩

機泵內部的動靜部件發生碰磨，動靜部件發生碰磨主要是葉輪口環與殼體口環間隙小、或者存在變形。解體檢查葉輪與殼體口環完好，測量葉輪口環處跳動0.05 mm，測量口環間隙0.6 mm，滿足SHS 01013—2019《離心泵維護檢修規程》中要求，此項原因排除。

2.4 部件松動

機泵泵組地腳螺栓或泵內部部件松動也可造成振動頻發，經過解體檢查，逐一檢查均無松動問題，此項原因排除。

2.5 軸承及潤滑問題

因泵多次檢修，更換不同品牌進口軸承，質檢合格，軸承質量能夠得到保證，檢查車間潤滑油添加記錄及巡檢視頻均無問題，此項原因排除。

2.6 共振

機泵的通過頻率與管系的固有頻率相同，產生共振現象。根據采集的頻譜圖，泵轉速2980 r/min，振動頻率約以1.25 倍頻為主，與泵葉片數量并不重疊，此項原因排除。

2.7 泵本體結構原因

根據圖2 頻譜分析，振動頻率以1.25 倍頻為主，頻譜以非倍頻為主導，存在殼體支撐剛性弱的問題，同時查閱泵出廠資料，軸承箱、泵蓋并不滿足API 610—2010《石油、石化和天然氣工業用離心泵》規定的可承受二倍管口力矩的載荷。此項是造成振動頻發的原因之一。

2.8 工藝操作原因

該泵出口流程分3 路，合計的流量經過計算約90 m3/h，泵的額定流量為131.5 m3/h，二者比值為68.4%，不在API 610規定泵的允許工作區70%～120%的范圍之內，更不在優先工作區80%～110%的范圍之內，勢必會造成泵的振值增加，此項也是造成振動頻發的原因之一。

3 泵結構改造方案

根據對造成泵振動的原因分析，提出將泵的軸承箱加強設計，泵軸加粗，同時將葉輪進行重新優化設計，提高水力效率。具體方案如下：①改造前鑄造的泵蓋，結構單薄，改造為強度高的鍛造泵蓋；②將4 葉片葉輪改造為5 葉片葉輪，避免與雙流道的泵體產生水力激振，減小振動能量，優化葉輪水力模型；③將普通的軸承支架，改造為重型軸承支架，提高強度；④原前軸承冷卻腔是環形的，不完全符合API 610 規定，改造后是油室冷卻腔，符合API 610 規定[4]；⑤將前軸承處的軸徑由60 mm 加粗至65 mm，相應的前徑向軸承型號由NU312 改造為NU313，止推軸承型號由7312BDB 改造為7313BDB，加大后能夠增加軸承的承載能力，提高使用壽命；⑥改造前后泵結構對比如圖3和圖4 所示。

圖3 改造前結構

圖4 改造后結構

根據流量不在泵的允許工作范圍之內的現象，并結合工藝運行情況，泵出口壓力可降低至1.8 MPa，泵設計揚程為250 m，根據運行揚程計算公式[5]：

揚程可降低至約為190 m，根據離心泵的切割定律[6]計算后，葉輪外徑由430 mm 降低至395 mm，此時對應的泵的額定流量降為100 m3/h，切割后泵工作流量點落在90%的位置，處在泵的高效區間以內，對于泵的運行振動效果有利且能降低泵的軸功率，進而降低運行電流。

4 改造效果

2021 年8 月利用裝置窗口檢修期，完成了P-206/2 改造工作，投入運行后泵最大振動值由5.24 mm/s 降低至1.1 mm/s，由C區進入A 區運行。同時電機電流下降95 A，節能效果明顯，經計算每年可節約電能53.14 kW，電費約為26.53 萬元。

5 結束語

催化裝置輕柴油泵的改造，從根本上解決了設備的振動問題，并且結合流量偏離和工藝參數壓力存在富余的現象，對葉輪進行改造切割，節能效果非常明顯，對相似情況的機泵改造積累經驗，在目前板塊公司開展的振動機泵C、D 區治理和提質增效工作方面也意義重大。