周 杰

（中國石油天然氣股份有限公司廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

1 概述

熱高分液能量回收透平是蠟油加氫裝置降低能耗的主要設(shè)備，回收熱高分液壓力能。與反應(yīng)進(jìn)料泵P101A的主電機(jī)通過離合器連接（見圖1），共同驅(qū)動(dòng)P101A進(jìn)而達(dá)到節(jié)能目的。

圖1 P101A與液力透平P102整體布置圖

1.1 基本原理

透平是將流體工質(zhì)中蘊(yùn)有的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械功的機(jī)器，又稱渦輪或渦輪機(jī)。透平因工作條件和所用工質(zhì)不同，所以它的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，但基本工作原理相似。透平的最主要部件是一個(gè)旋轉(zhuǎn)元件，即轉(zhuǎn)子，或稱葉輪，它安裝在透平軸上，具有沿圓周均勻排列的葉片。流體所具有的能量在流動(dòng)中，經(jīng)過噴管時(shí)轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，流過葉輪時(shí)流體沖擊葉片，推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)透平軸旋轉(zhuǎn)。透平軸直接或經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)其他機(jī)械，輸出機(jī)械功。透平機(jī)械的工質(zhì)可以是氣體，如蒸汽、燃?xì)狻⒖諝夂推渌麣怏w或混合氣體，也可以是液體，如水、油或其他液體。該液力透平是將熱高分與熱低分之間約12.6MPa的壓力差轉(zhuǎn)化為軸功率，達(dá)到減少電耗的目的。

1.2 基本參數(shù)

熱高分液能量回收透平P102是由FLOWSERVE公司制造， 型號(hào)為：PRT8＊10＊14HDO－10stg，轉(zhuǎn)速：2980r·min－1，額定流量：484m3·h－1，入口壓力：15.141MPa， 出 口 壓 力 ：3.027MPa， 操 作 溫 度 ：316℃，額定功率：－1231kW。

2 試機(jī)投用

2.1 試機(jī)過程

蠟油加氫裝置自開工以來，熱高分液能量回收透平P102試機(jī)投用過兩次，由于密封泄漏，經(jīng)過幾次維修處理。2011年3月2日01：00時(shí)進(jìn)行灌泵預(yù)熱，由于熱高分液能量回收透平P102暖泵油直接去反沖洗污油罐D(zhuǎn)107，反沖洗污油罐D(zhuǎn)107設(shè)計(jì)溫度為200℃，熱高分液能量回收透平P102暖泵油溫度為264℃，防止暖泵過程中反沖洗污油罐D(zhuǎn)107出現(xiàn)超溫，設(shè)備工程師和班組操作人員每隔1h對(duì)泵體、出入口管線、兩端軸承進(jìn)行測溫，嚴(yán)格控制暖泵速度。2011年3月2日10：00時(shí)，慢慢將熱高壓分離器液位控制閥LV1006A打開，轉(zhuǎn)速逐漸達(dá)到額定轉(zhuǎn)速 2980r·min－1，熱高分液能量回收透平P102順利投用。

2.2 試機(jī)過程中出現(xiàn)的問題及解決措施

2.2.1 離合器測點(diǎn)溫度偏高

在機(jī)泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，離合器油箱溫度接近80℃，離合器兩端軸承溫度達(dá)到70℃。

解決措施：（1）更換離合器油箱潤滑油；（2）在離合器油箱上部加呼吸口（見圖2）。

圖2 離合器油箱圖

經(jīng)過上述措施，離合器油箱溫度穩(wěn)定在65℃左右，離合器兩端軸承溫度穩(wěn)定在57℃左右。

2.2.2 驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端密封漏油，密封沖洗油罐壓力下降

密封沖洗油罐壓力低運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端密封漏油，密封沖洗油罐壓力下降

解決措施：（1）更換新的機(jī)械密封；（2）對(duì)密封沖洗油罐進(jìn)行補(bǔ)壓。

2.2.3 反應(yīng)進(jìn)料泵與透平潤滑油不能獨(dú)立控制

在停用透平維修時(shí)，由于反應(yīng)進(jìn)料泵P101A和熱高分液能量回收透平P102潤滑油不能獨(dú)立控制，需要將反應(yīng)進(jìn)料泵P101A切換至P101B，這樣在切換泵的過程中容易造成反應(yīng)進(jìn)料量波動(dòng)。

解決措施：在熱高分液能量回收透平P102潤滑油供油線上加閥門，使其可以獨(dú)立控制。

3 運(yùn)行分析

2011年1月份由于機(jī)械密封泄漏，熱高分液能量回收透平P102被迫停機(jī)進(jìn)行維修。2011年3月3日上午10：30，蠟油加氫原料油泵液力透平入口閥開度達(dá)到最大（電機(jī)電流在260A），對(duì)反應(yīng)進(jìn)料泵P101A和熱高分液能量回收透平P102進(jìn)行振動(dòng)采集，與2011年1月4日的振動(dòng)情況進(jìn)行對(duì)比分析（液力透平入口閥開度達(dá)到最大）。

測點(diǎn)布置見圖3，每個(gè)測點(diǎn)的垂直方向用V表示，水平方向用H表示。

圖3 測點(diǎn)布置圖

3.1 振動(dòng)速度幅值分析

2011年1月4日、2011年3月3日機(jī)組各點(diǎn)振動(dòng)速度幅值見表1。

表1 機(jī)組各點(diǎn)振動(dòng)速度幅值

從表1可以看出，兩次投用液力透平的垂直方向振動(dòng)幅值明顯降低，其它各點(diǎn)（包括離合器、電機(jī)、反應(yīng)進(jìn)料泵P101A）振動(dòng)幅值變化均較?。ㄔ?0.5mm·s－1以下），并且符合 ISO 10816－3 在非旋轉(zhuǎn)部件上測量和評(píng)價(jià)機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，兩次投用液力透平各點(diǎn)振動(dòng)幅值都在良好標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

3.2 頻譜分析

從頻譜圖上看兩次開車各點(diǎn)頻率組成基本相同，由于大部分測點(diǎn)振值極低且變化幅值較小，所以僅對(duì)幅值變化較明顯的熱高分液能量回收透平測點(diǎn)1V和2V的兩次開車頻譜進(jìn)行一下比較。

從圖4和圖5中可以看出，兩次開車熱高分液能量回收透平垂直方向都以150Hz為主導(dǎo)振動(dòng)頻率，3月3日的幅值較1月4日的小。機(jī)組的工頻為50Hz，150Hz為工頻的三倍頻，說明不存在轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡問題；從液力透平和離合器之間的振動(dòng)幅值看，支撐剛度較低的離合器比液力透平振動(dòng)幅值低，說明不是對(duì)中問題；分析認(rèn)為工頻的三倍頻振動(dòng)主要是由通流部分結(jié)構(gòu)特性影響的，屬于該設(shè)備的基本特性，所以從頻譜分析角度看，該機(jī)組無異常變化現(xiàn)象，機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)良好。

圖4 1V振動(dòng)頻譜比較圖

圖5 2V振動(dòng)頻譜比較圖

3.3 沖擊能量GSE包絡(luò)譜分析

機(jī)組中液力透平、電機(jī)、原料油泵的軸承都是滑動(dòng)軸承，測得的沖擊能量很低（0.8gse以下），且無異常頻率。由于離合器是滾動(dòng)軸承，所以僅對(duì)離合器上兩個(gè)測點(diǎn)（測3點(diǎn)和測4點(diǎn)位置）的沖擊能量包絡(luò)譜進(jìn)行對(duì)比分析。

從圖6和圖7可以看出，在沖擊能量GSE趨勢圖中，兩次開車測點(diǎn)3和測點(diǎn)4處的沖擊能量幅值變化很小。

圖6 3V沖擊能量GSE趨勢圖

圖7 4V沖擊能量GSE趨勢圖

從圖8和圖9可以看出，包絡(luò)頻譜圖中未見異常突出的頻率成分，說明該離合器軸承無異常，運(yùn)行狀態(tài)良好。

從振動(dòng)速度幅值分析、頻譜分析和沖擊能量GSE包絡(luò)譜分析結(jié)果看出，在熱高分液能量回收透平入口閥開度達(dá)到最大時(shí)的機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)良好，未見異?，F(xiàn)象，各測點(diǎn)均在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。

4 節(jié)能效果

在反應(yīng)進(jìn)料泵出口流量為270t·h－1情況下，熱高分液能量回收透平P102投用前主電機(jī)電流為340A，投用后為260A，主電機(jī)的工作電壓為6000V，按照電費(fèi)市場價(jià) 0.5 元·kWh－1時(shí)，一年按8400h運(yùn)行時(shí)間照此推算，該泵在運(yùn)行時(shí)全年節(jié)省的效益如下：

Q＝0.5×1.732×6000×（340－260） ×8400／1000≈415萬元

目前，裝置處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，熱高分液溫度只有264℃，設(shè)計(jì)溫度為316℃，部分參數(shù)未達(dá)到設(shè)計(jì)值，影響節(jié)能效果。若裝置處于滿負(fù)荷，各項(xiàng)參數(shù)都達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，節(jié)能效果會(huì)更加明顯。

5 結(jié)論

熱高分液能量回收透平P102的投用，既解決了熱高壓分離器液位控制閥LV1006C閥桿微漏問題，又給裝置熱高壓分離器的液位控制帶來了更大的靈活性和可操作性。蠟油加氫裂化裝置共有兩臺(tái)能量回收透平，包括熱高分液能量回收透平P102和富胺液能量回收透平P104，待二期含硫配套投產(chǎn)，富胺液能量回收透平P104投用，會(huì)進(jìn)一步降低裝置能耗，給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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［3］ 黃志堅(jiān)，高立新，廖一凡，等.機(jī)械設(shè)備振動(dòng)故障監(jiān)測與診斷［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

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