采用葉輪切削優(yōu)化甲苯塔回流泵運(yùn)行

寇大成

摘 ? ?要：針對天津石化煉油部大量使用離心油泵的實(shí)際使用情況，如何改變泵的工況點(diǎn)提高泵運(yùn)行效率并且又能滿足企業(yè)實(shí)際的生產(chǎn)要求，提出了改進(jìn)方案，并就甲苯塔回流泵進(jìn)行具體改造設(shè)想及效能測算，最終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)泵的節(jié)能優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：切割;葉輪;比轉(zhuǎn)速;離心泵

中圖分類號：TH31 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0182-01

1 ?引 言

中石化天津分公司100萬t/年乙烯及配套項(xiàng)目新建100萬t/年重整抽提裝置以新建1000萬t/年常減壓裝置生產(chǎn)的直餾重石腦油、新建180萬t/年加氫裂化裝置生產(chǎn)的加氫裂化重石腦油和乙烯裝置生產(chǎn)的加氫乙烯裂解汽油（C6～C8餾分）為原料，主要生產(chǎn)苯、甲苯、混合二甲苯和高辛烷值汽油調(diào)合組分C9+餾分油，副產(chǎn)重整氫氣、C5餾分油、抽余油、液化石油氣、燃料氣等。

精餾單元是通過苯塔和甲苯塔將來自抽提蒸餾單元A、B兩個(gè)系列的混合芳烴分離成苯、甲苯和重芳烴產(chǎn)品，其中甲苯塔回流泵（P-605）是輸送物料關(guān)鍵機(jī)泵，如何提高其效率，降低其能耗，是提高整個(gè)生產(chǎn)能耗的關(guān)鍵一環(huán)。

2 ?離心泵節(jié)能方法

目前，離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)方法主要是將泵的基本流動理論與計(jì)算流體力學(xué)優(yōu)化方法相結(jié)合，從考慮水力損失最低著手，在保證效率最高的條件下，尋求不同的流動和幾何參數(shù)的組合，最終獲得具有優(yōu)良性能的離心泵。由于傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法存在一些缺陷，而且我國在泵設(shè)計(jì)、優(yōu)化領(lǐng)域的整體水平要低于國外發(fā)達(dá)國家，現(xiàn)有的優(yōu)化方法也是較為傳統(tǒng)的幾種方法，且優(yōu)化目標(biāo)多為單一目標(biāo)優(yōu)化，優(yōu)化效果并不顯著。對離心泵工況的調(diào)節(jié)方法主要包括以下幾種：

（1）變速調(diào)節(jié);

（2）變徑調(diào)節(jié);

（3）變閥調(diào)節(jié);

（4）變角調(diào)節(jié);

（5）分流調(diào)節(jié)。

在實(shí)際生產(chǎn)中，能體現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化，同時(shí)具有可操作性的方法是變速調(diào)節(jié)及變徑調(diào)節(jié)，以下主要以變徑調(diào)節(jié)來論述。

通過葉輪切割改變離心泵工況的方法：

提高泵的轉(zhuǎn)速，可減少葉輪的直徑、減少葉輪級數(shù)，從而減少泵的重量、體積。但轉(zhuǎn)速過高，同時(shí)也加大了對機(jī)封、轉(zhuǎn)動部件的磨損影響。考慮到資金投入回報(bào)率的問題，并不是給每臺電動機(jī)都裝上變頻調(diào)節(jié)器。變頻器的價(jià)格非常昂貴，它與電動機(jī)的額定功率成正比，據(jù)滄州石化使用情況為每10kW的功率投入資金為10000元。煉油廠的泵大多數(shù)情況在流量穩(wěn)定條件下運(yùn)行，這與自來水廠的離心泵的流量每時(shí)每刻變化有所不同。

將離心泵葉輪切割，可以改變水泵的性能曲線，葉輪外徑的大小將直接影響泵的性能參數(shù)，離心泵在轉(zhuǎn)速固定的條件下，如果管路系統(tǒng)壓力過高即葉輪外徑偏大的情況下，可采用葉輪切削的方法降低系統(tǒng)壓力，這種方法非常簡單并且實(shí)用可靠，是現(xiàn)階段我國煉油企業(yè)中廣泛使用的節(jié)能增效的方法。

3 ?甲苯塔回流泵葉輪切削改造設(shè)想及方案

3.1 ?機(jī)泵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)采集

甲苯塔回流泵型號為EAP980K3-315，設(shè)計(jì)流量110.9m3/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程H設(shè)=99m，轉(zhuǎn)速n=2950r/min，其葉輪直徑D=285mm。甲苯塔回流泵管路系統(tǒng)中介質(zhì)甲苯在溫度100℃密度ρ=782kg/m3。此泵由甲苯塔回流罐D(zhuǎn)-604抽出，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)質(zhì)量流量為64t/h，其中33t回流至塔C-602，剩余31t出裝置送往罐區(qū)。機(jī)泵正常穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)體積流量Q操體=81.84m3/h，回流支路的調(diào)節(jié)閥開度為50%，出裝置支路的調(diào)節(jié)閥開度為66%。電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=2875r/min，電動機(jī)額定功率N額定=45kW。查操作規(guī)程及現(xiàn)場測量知，甲苯塔回流泵（P-605）的吸液面位高H吸液面=12m，為常壓;匯入C-602支路的排液面位高為59m，壓力為0.05MPa。

3.2 ?改造方案

泵型號為EAP980K3-315，葉輪直徑為285mm，按照離心泵葉輪的允許最大切割量與比轉(zhuǎn)速ns有關(guān)，確定切削的最小葉輪直徑為D′=285×0.85=242.25mm。按照泵的極限工況流量110m3/h進(jìn)行切割，利用葉輪切屑定律，最小葉輪外徑為267.95mm，圓整為270mm。對該泵的葉輪切削采用由外逐內(nèi)逐步切削的切削方法，不保留葉輪的前后蓋板，先切削到葉輪直徑的圓整值為D2=275mm，然后進(jìn)行離心泵的運(yùn)行分析，如果還有切削的潛力，可進(jìn)一步對葉輪進(jìn)行切削，直到葉輪直徑圓整值為D2=270mm，這種逐步切削的方法不但減少了葉輪切削的風(fēng)險(xiǎn)性，也便于分析切削葉輪這種節(jié)能方案的可推廣性。

所以按照D2=270mm改造葉輪。改造后的管路特性曲線如圖1所示。

4 ?改造效果及節(jié)能計(jì)算

流量為81.84m3/h時(shí)節(jié)約的功率：

（1）改造前Q=81.84m3/h，H=123m，η=64%;

（2）改造后Q=81.84m3/h，H=110.39m，η=64.3%。

所以在流量為81.84m3/h時(shí)節(jié)約的軸功率：

△N=■（■-■）=■■-■=3.57kW

從上面的計(jì)算式可以看出葉輪改造后能節(jié)約功率為3.57kW;

節(jié)約的能量所占百分比%=■=■=10.67%。

假設(shè)P-605一臺泵一年運(yùn)行8760h，每年可節(jié)約用電31273.2度電。

收稿日期：2018-12-10