常減壓蒸餾裝置中段回流泵振值超高處理

鄭家亮

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

常減壓蒸餾裝置中段回流泵振值超高處理

鄭家亮

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶163711）

大慶石化分公司煉油廠600萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾裝置于2012年10月建成投產(chǎn)。裝置中的兩臺(tái)中段回流泵常壓系統(tǒng)二中段回流泵P108AB和減壓系統(tǒng)二中段回流泵P203AB在常減壓蒸餾操作是重要設(shè)備。自投產(chǎn)以來(lái)運(yùn)行狀況一直不理想存在振值超標(biāo)，效率下降的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)反復(fù)查找問(wèn)題與廠家探討后決定對(duì)此兩臺(tái)機(jī)泵采取小葉輪及附件改造，解決振值超標(biāo)，效率下降的問(wèn)題，以保證裝置生產(chǎn)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

常減壓蒸餾裝置；中段泵；振值超標(biāo)

0 概述

中國(guó)石油天然股份有限公司大慶石化分公司煉油廠600萬(wàn)噸/年常減壓蒸餾裝置于2012年10月建成投產(chǎn)。裝置中的兩臺(tái)中段回流泵常壓系統(tǒng)二中段回流泵P108AB和減壓系統(tǒng)二中段回流泵P203AB在常減壓蒸餾操作是重要設(shè)備。P108AB的主要作用是將常二中油（295℃）從常壓塔第34層抽出，和初底油換熱后返回常壓塔第31層；P203AB是將減二中油（318℃）從減壓塔第五段填料下集油箱抽出換熱后返回減壓塔第五層填料上方液相分配器[1]。中段回流系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1和圖2，從流程圖可以看出該中段回流泵安全平穩(wěn)運(yùn)行，可以保證塔中部回流熱的順利抽出，來(lái)滿足裝置本身加熱的需求，更加合理地利用回流熱量；另外可以保證塔上部有穩(wěn)定的液相回流，使塔內(nèi)氣、液相負(fù)荷比較均勻，控制塔內(nèi)部熱量平衡，保證側(cè)線的抽出產(chǎn)品質(zhì)量。因此，中段回流泵在蒸餾操作中起著至關(guān)重要的作用。

圖1 常二中泵P108AB流程圖

圖2 減二中泵P203AB流程圖

1 運(yùn)行現(xiàn)狀

自投產(chǎn)以來(lái)常壓系統(tǒng)二中段回流泵P108AB和減壓系統(tǒng)二中段回流泵P203AB運(yùn)行狀況始終不理想，存在振值超標(biāo)，效率下降問(wèn)題，原因是泵的輸出量。該泵的原始設(shè)計(jì)參數(shù)是按照裝置原料慘煉俄油來(lái)設(shè)計(jì)的，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工藝操作原料是大慶原油，這樣實(shí)際操作參數(shù)與選型時(shí)的設(shè)計(jì)參數(shù)就產(chǎn)生了很大偏差，造成實(shí)際流量小于額定流量，運(yùn)轉(zhuǎn)效率大大低于額定效率的問(wèn)題，給安全生產(chǎn)帶來(lái)極大的隱患。

根據(jù)JB/T8097-1999《泵的振動(dòng)測(cè)量與評(píng)價(jià)方法》判斷，該泵屬于第一類(lèi)設(shè)備，其振值要求＜2.8 mm/s，設(shè)備方能安全運(yùn)行。而現(xiàn)場(chǎng)情況振值超標(biāo)嚴(yán)重，而且波動(dòng)范圍較大，主要表現(xiàn)在水平和垂直方向，且在水平和垂直方向上常常出現(xiàn)振值交替上升的情況。常二中泵P108AB最高振值已經(jīng)達(dá)到7.43 mm/s，減二中泵P203AB最高振值已經(jīng)到達(dá)7.8 mm/s，大大超出了振動(dòng)指標(biāo)規(guī)定的范圍。嚴(yán)重威脅到了裝置的安全生產(chǎn)。表1是裝置正常生產(chǎn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)。

表1 現(xiàn)場(chǎng)采集P-108AB和P-203AB振值

2 振動(dòng)原因分析

離心泵的振動(dòng)主要分為機(jī)械振動(dòng)和流體振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)是由轉(zhuǎn)子系的不平衡，軸承的磨損及機(jī)械結(jié)構(gòu)的剛度不夠引起，流體振動(dòng)是葉輪—蝸殼的動(dòng)靜干涉作用引起的壓力脈動(dòng)，非設(shè)計(jì)工況下的不穩(wěn)定流動(dòng)及空化等引起[2]。在裝置正常生產(chǎn)期間，曾對(duì)中段泵進(jìn)行過(guò)多次解體，檢查軸承磨損情況，更換軸承，轉(zhuǎn)子找動(dòng)平衡，機(jī)組找同心度，都找不到問(wèn)題根源所在，按照常規(guī)振動(dòng)故障處理方法，不能從根本上解決問(wèn)題。通過(guò)MPV200數(shù)采儀對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集發(fā)現(xiàn)這兩臺(tái)泵的頻譜反映振動(dòng)主導(dǎo)頻率為198.2 Hz為4倍頻，應(yīng)為葉輪的通過(guò)頻率（該泵葉輪流道數(shù)量為4個(gè)）。頻譜反映其他各分量峰值較小。各點(diǎn)頻譜無(wú)高頻成分故可排除機(jī)械振動(dòng)。由于該泵轉(zhuǎn)數(shù)2970 r/min，葉片數(shù)為4個(gè)，葉片通過(guò)頻率=（2970/60）×4=198 Hz，所以可以判斷振動(dòng)頻率正是葉輪通過(guò)頻率，在泵體內(nèi)發(fā)生了葉片通過(guò)頻率的流體激振。表明：①泵吸入量偏離設(shè)計(jì)值，造成設(shè)計(jì)流量高于實(shí)際流量，引起介質(zhì)在葉輪流道內(nèi)的不穩(wěn)定流動(dòng)。②葉輪流道數(shù)為4個(gè)，容易引起介質(zhì)的脈沖沖擊。③由于葉輪流道不合理，泵腔空間形狀和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作流量不匹配，造成流體在流經(jīng)泵體過(guò)程中產(chǎn)生脈動(dòng)、湍流，使葉輪出口處壓力脈動(dòng)變強(qiáng)，對(duì)泵體形成沖擊振動(dòng)。常二中泵P108AB和減二中P203AB的高點(diǎn)振值頻譜圖見(jiàn)圖3～圖6。

圖3 P108A對(duì)輪測(cè)垂直方向頻譜

圖4 P108B對(duì)輪測(cè)水平方向頻譜

圖5 P203A葉輪測(cè)垂直方向頻譜

3 解決措施

通過(guò)比對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作參數(shù)和初始設(shè)計(jì)時(shí)泵選型的操作參數(shù)，發(fā)現(xiàn)常二中回流泵P108AB的實(shí)際操作流量的平均流量值相當(dāng)于選型參數(shù)的50%，減二中回流泵P203AB實(shí)際操作流量的平均值相當(dāng)于選型參數(shù)的30%。按實(shí)際操作參數(shù)選型設(shè)計(jì)的葉輪，與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行泵的泵體流道是很難匹配的，僅改造葉輪難度很大。為此向廠家提出對(duì)葉輪及附件進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以保證裝置生產(chǎn)安全平穩(wěn)運(yùn)行。并在2015年6月裝置檢修期間開(kāi)始實(shí)施。改造內(nèi)容如下。

（1）按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作流量重新設(shè)計(jì)合適的小葉輪，并將原來(lái)的4葉片葉輪設(shè)計(jì)為窄流道的5葉片小葉輪。

（2）重新設(shè)計(jì)研制出新型的吐出工作腔：在泵殼體內(nèi)安裝導(dǎo)葉和襯里，通過(guò)導(dǎo)葉式空間流道導(dǎo)流后與原泵體匹配。泵襯用原泵體的內(nèi)孔及泵蓋上的密封環(huán)內(nèi)控定位，然后泵襯將導(dǎo)葉夾在中間，形成一個(gè)新的吐出工作腔。

（3）新設(shè)計(jì)的葉輪與原軸配合，現(xiàn)場(chǎng)泵需要更換：全新葉輪、葉輪口環(huán)、全新導(dǎo)葉、泵襯和緊固件，其余不需要更換。

圖6 P203B葉輪測(cè)垂直方向頻譜

4 中段回流泵改造后運(yùn)行情況

大慶石化公司煉油廠常減壓裝置中段回流泵小葉輪及附件改造后，運(yùn)行穩(wěn)定，流量滿足生產(chǎn)需要，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期效果。表2是中段回流泵小葉輪及附件改造前后各運(yùn)行參數(shù)比較，從中可以看出，機(jī)組振值：P108A從改造前最高7.43 mm/s降到2.7 mm/s，P108B從改造前最高5.93 mm/s降到1.08 mm/s，P203A從改造前最高5.93 mm/s降到1.34 mm/s，P203B從改造前最高7.8 mm/s降到1.08 mm/s，均符合JB/T8097-1999《泵的振動(dòng)測(cè)量與評(píng)價(jià)方法》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；操作流量：常二中泵P108AB已經(jīng)接近改造預(yù)期的最大流量378 m3/h，減二中泵P203AB也已經(jīng)超過(guò)了改造預(yù)期的平均流量128m3/h，完全符合生產(chǎn)工藝要求；效率：常二中泵P108AB提高39.94%，減二中泵P203AB提高13.1%。由此可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)常減壓裝置中段回流泵小葉輪及附件的改造，從根本上解決了泵的振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題，提高了泵的工作效率。

5 結(jié)論

（1）對(duì)于偏離設(shè)計(jì)工況產(chǎn)生的離心泵4倍頻振動(dòng)，可以通過(guò)設(shè)計(jì)5流道葉輪及導(dǎo)葉式空間吐出流道，替換原泵舊葉輪，并加入一個(gè)適配的泵吐出襯就完全可以解決，不需要更換新泵。

（2）離心泵小葉輪及附件改造，在大慶石化公司實(shí)現(xiàn)了首次應(yīng)用，而且運(yùn)行狀態(tài)良好，完全滿足生產(chǎn)實(shí)際需要。

（3）改造后，常二中泵效率提高了且從根本上解決了該泵的振動(dòng)超標(biāo)問(wèn)題。說(shuō)明改在是成功的，取得了預(yù)期的效果。為同類(lèi)參數(shù)的離心泵葉輪改造提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

表2 中段泵小葉輪及附件改造前后泵性能參數(shù)對(duì)比

（4）對(duì)現(xiàn)有離心泵葉輪及附件改造，由于其他部件均不更換，因而現(xiàn)場(chǎng)檢修工作量小，投資少、周期短、見(jiàn)效快，在石化行業(yè)具有廣泛的推廣價(jià)值。

［1］唐孟海，胡兆靈.常減壓蒸餾裝置技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)石油出版社，2011:27-32.

［2］薛彩霞，梁生榮.常減壓蒸餾裝置節(jié)能途徑探討[J].廣東化工，2012，（11）：25-30.

〔編輯 凌瑞〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.17