周景芝(中石化上海工程有限公司,上海 200120)
隨著石油化工企業(yè)數(shù)量的增多,其內(nèi)部煉油過程愈發(fā)引發(fā)人們的關(guān)注。為提升煉油質(zhì)量,技術(shù)人員應(yīng)科學(xué)使用煉油裝置精制柴油泵,并透過對(duì)該裝置的節(jié)能改造,有效提升該煉油裝置使用的科學(xué)性,在縮減能源消耗的基礎(chǔ)上,促進(jìn)化工企業(yè)的持續(xù)性發(fā)展。
為確保煉油裝置精制柴油泵在化工企業(yè)的應(yīng)用效果,應(yīng)適時(shí)明確該裝置的使用流程。在確認(rèn)使用流程前,需明確該類裝置中的有效參數(shù)。比如,某石油化工企業(yè)煉油裝置精制柴油泵的原始參數(shù)包含3級(jí)葉輪,該葉輪層級(jí)由首級(jí)到末級(jí)依次為262、363、363 mm,關(guān)死點(diǎn)下的揚(yáng)程為483 m;揚(yáng)程為362 m時(shí),體積流量在520 m3/h左右,出口壓力與進(jìn)口壓力分別為2.30、0.15 MPa,密度在606 kg/m3上下。在確認(rèn)精制柴油泵內(nèi)的各項(xiàng)目參數(shù)后,研究人員需探究其應(yīng)用流程,精制柴油泵內(nèi)包含帶有分餾塔進(jìn)料為主的熱交換器與精制柴油,并在發(fā)生器內(nèi)開展柴油蒸汽,再將原料油與精制柴油進(jìn)行合理交換,并及時(shí)抽取該裝置內(nèi)的冷氣,精準(zhǔn)提煉出精制柴油[1]。
在使用煉油裝置精制柴油泵期間,工作人員應(yīng)適時(shí)檢測(cè)該裝置內(nèi)的后路靜設(shè)備壓力,該柴油泵的關(guān)死點(diǎn)壓力公式:
式中:H為揚(yáng)程(m);g為重力加速度,具體數(shù)值為9.8 N/kg;f為密度(kg/m3);p為出口與進(jìn)口的壓力差值(Pa)。
將具體數(shù)值代入到該公式內(nèi),f為606 kg/m3,g為9.8 N/kg,H為483 m,可得出p為2 868 440.4 Pa,也就是2.87 MPa。在完成出口、進(jìn)口的壓力值計(jì)算后,工作人員可發(fā)現(xiàn)關(guān)死點(diǎn)壓力與進(jìn)口壓力分別為3.02、0.15 MPa,關(guān)死點(diǎn)壓力為 0.15 MPa+2.87 MPa,在具體操作中,受溫度與泵進(jìn)口壓力影響,當(dāng)前關(guān)死點(diǎn)壓力可達(dá)到3.1 MPa。從數(shù)值上看,后路靜設(shè)備的壓力值要超出此前設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值。在出現(xiàn)后路靜設(shè)備壓力值增大現(xiàn)象后,研究人員應(yīng)及時(shí)觀察此前設(shè)定的靜設(shè)備壓力與以分餾塔為主的熱交換器壓力,透過觀察可發(fā)現(xiàn)兩項(xiàng)設(shè)備的初始?jí)毫鶠?.0 MPa,也就是說當(dāng)前關(guān)死點(diǎn)壓力值要超出煉油裝置精制柴油泵內(nèi)的任意設(shè)備壓力值。在產(chǎn)生超壓現(xiàn)象后,該裝置存有多項(xiàng)安全隱患。比如,在進(jìn)行加工量調(diào)整時(shí),會(huì)產(chǎn)生疊加法蘭泄漏與熱交換管箱墊片失效現(xiàn)象,而該現(xiàn)象的出現(xiàn)將極大危及設(shè)備的使用安全。
從煉油裝置精制柴油泵的使用標(biāo)準(zhǔn)上看,若相關(guān)設(shè)備內(nèi)部的體積流量不變,則揚(yáng)程與離心泵下的輸出功率將呈現(xiàn)正比關(guān)系,即離心泵內(nèi)的輸出功率會(huì)隨著揚(yáng)程的增加而提高。在當(dāng)前的精制柴油泵中,其邊界壓力多為1.2 MPa,而在應(yīng)用過程中其生成的實(shí)際邊界壓力則為邊界壓力標(biāo)準(zhǔn)的一半,即0.6 MPa。雖然揚(yáng)程的數(shù)值較高,但難以對(duì)邊界壓力形成過大影響,應(yīng)將各閥門的開度值調(diào)整到較小狀態(tài)來管理其壓力,并將該壓力均勻地轉(zhuǎn)化到靜設(shè)備與管路中,提升對(duì)設(shè)備內(nèi)部壓力的控制效果。在執(zhí)行該項(xiàng)舉措時(shí),部分電能又會(huì)出現(xiàn)無(wú)謂損耗,無(wú)形中提升了設(shè)備的能耗值。此外,精制柴油泵的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中,對(duì)壓力的控制性能較弱,技術(shù)人員未能針對(duì)其能耗控制設(shè)計(jì)適宜的管理措施,導(dǎo)致該設(shè)備存在能耗管控瑕疵,在能耗逐步累積的情況下,縮減了設(shè)備的使用壽命與應(yīng)用效果[2]。
為縮減后路靜設(shè)備的壓力值與泵內(nèi)的富余性能,技術(shù)人員可對(duì)泵出口閥及時(shí)控制,在改造前多關(guān)小閥門。精制柴油泵在實(shí)際運(yùn)行時(shí)節(jié)流泵出口閘閥板的開啟高度多在10%上下,由于閘閥的開度較小,該閥門內(nèi)部極易出現(xiàn)氣蝕與閃蒸等不良現(xiàn)象,該問題還會(huì)極大損傷閥門內(nèi)部的密封面。一般來講,將閥門內(nèi)部形態(tài)進(jìn)行適時(shí)改造后,研究人員發(fā)現(xiàn)精制柴油泵運(yùn)行時(shí)仍存有些許問題,比如,關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程值與靜設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力數(shù)較接近,再加上原始泄漏點(diǎn)仍屬較薄弱區(qū)域,若在實(shí)際操作中開展低流量運(yùn)行,設(shè)備內(nèi)部的熱交換器會(huì)產(chǎn)生憋壓現(xiàn)象,在生成憋壓后,會(huì)引發(fā)密封面冒煙等危險(xiǎn)狀況。此外,若技術(shù)人員將泵出口閥看作適宜的節(jié)流閥,精制柴油泵在具體運(yùn)行時(shí)仍會(huì)嚴(yán)重?fù)p傷該閥門,雖然對(duì)泵出口閥進(jìn)行節(jié)流改造較有必要,但不應(yīng)將其視為節(jié)流閥,若機(jī)泵產(chǎn)生故障,當(dāng)內(nèi)部流量較小時(shí),會(huì)出現(xiàn)介質(zhì)排放不干凈、閥門關(guān)不嚴(yán)等不良情況,在進(jìn)行后期的檢修維護(hù)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生安全隱患。當(dāng)閥門內(nèi)漏的現(xiàn)象較嚴(yán)重時(shí),還難以在日常檢修中發(fā)現(xiàn)不良狀態(tài),在出現(xiàn)該現(xiàn)象后會(huì)極大改變裝置運(yùn)行效果。
3.1.1 增加變調(diào)頻速體系
為增進(jìn)精制柴油泵的使用效率,研究人員應(yīng)依照其運(yùn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)出適宜的節(jié)能改造措施,提升設(shè)備運(yùn)行效果。首先,技術(shù)人員在調(diào)整精制柴油泵的內(nèi)在壓力時(shí),可利用變頻調(diào)速體系的增加來改善設(shè)備的內(nèi)部運(yùn)行流程,在安設(shè)該系統(tǒng)時(shí)可切實(shí)借助異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部交流特征來改進(jìn)其運(yùn)行頻率與速度,該系統(tǒng)在應(yīng)用過程中帶有強(qiáng)過載能力、操作便利、維護(hù)方便、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì),在明確該系統(tǒng)的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)后,利用對(duì)變頻調(diào)速體系的使用可大幅縮減機(jī)泵內(nèi)部的起動(dòng)電流,并借助適宜的軟啟動(dòng)來削減其對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊[3]。其次,在應(yīng)用變頻調(diào)速體系期間,技術(shù)人員應(yīng)適時(shí)觀察體系內(nèi)部的電源頻率值,若該系統(tǒng)中的頻率值較低,會(huì)給電源內(nèi)高次諧波帶去極大損耗,要對(duì)電源頻率值進(jìn)行及時(shí)調(diào)整,其實(shí)際頻率需與設(shè)計(jì)頻率保持一致。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)處在縮減轉(zhuǎn)速的狀態(tài)中時(shí),其轉(zhuǎn)速與冷卻風(fēng)量將呈現(xiàn)反比關(guān)系,電動(dòng)機(jī)在具體運(yùn)行時(shí)會(huì)因冷卻低速狀態(tài)而出現(xiàn)變壞情況,在設(shè)計(jì)變頻調(diào)速體系時(shí)需精準(zhǔn)控制異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部轉(zhuǎn)速。最后,在面對(duì)變頻調(diào)速體系內(nèi)的逐步縮減的轉(zhuǎn)速時(shí),技術(shù)人員可發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部轉(zhuǎn)速將極大改變機(jī)械密封腔內(nèi)泵送環(huán)的旋轉(zhuǎn)速度,繼而引發(fā)機(jī)械密封效果不佳,嚴(yán)重縮減精制柴油泵的應(yīng)用壽命,若情況嚴(yán)重還會(huì)引發(fā)火災(zāi)或熱油泄漏等不良事故,要及時(shí)調(diào)整精制柴油泵中變頻調(diào)速體系內(nèi)的轉(zhuǎn)速,借助對(duì)該轉(zhuǎn)速的合理控制來提升該設(shè)備的應(yīng)用水平,以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保效果。
3.1.2 改造葉輪
在設(shè)置了適宜的變頻調(diào)速體系后,技術(shù)人員應(yīng)開展對(duì)精制柴油泵內(nèi)部葉輪的改造。比如根據(jù)此前的設(shè)計(jì)需求與內(nèi)容,關(guān)死點(diǎn)壓力需超出額定電壓,且前者是后者數(shù)值的1.2倍,也就是2.8 MPa,在對(duì)葉輪開展正式改造前,可將該階段的關(guān)死點(diǎn)壓力值設(shè)置成2.85 MPa,并運(yùn)用該數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的計(jì)算工作。當(dāng)泵的關(guān)死點(diǎn)壓力為2.85 MPa時(shí),其揚(yáng)程值則下降到了455 m,相較此前的483 m,其下降幅度在28 m左右。隨著揚(yáng)程數(shù)值的下降,其內(nèi)部曲線也跟著葉輪外徑而發(fā)生較大改變,并產(chǎn)生了上下平移現(xiàn)象,可根據(jù)該狀態(tài)來設(shè)置額定揚(yáng)程,將其數(shù)值確定在334 m上下。在改造葉輪的過程中,技術(shù)人員需始終保證額定流量不變,通過對(duì)該項(xiàng)數(shù)值的確認(rèn)來對(duì)葉輪實(shí)行不同程度的切割,在葉輪遭受一定切割的情況下縮減泵內(nèi)的額定揚(yáng)程。依照最初設(shè)計(jì)的葉輪切割流程與定律可看出在完成切割舉措后,葉輪的外徑值處在253、350、350 mm左右,再根據(jù)該數(shù)值來測(cè)定葉輪的額定壓力。在完成對(duì)葉輪的切割改造后,技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)整理當(dāng)前葉輪的各項(xiàng)數(shù)值,通過觀察可發(fā)現(xiàn)改造前,葉輪外徑分別為262、363、363 mm,而改造后的葉輪外徑在 253、350、350 mm,關(guān)死點(diǎn)壓力由此前的3.1 MPa轉(zhuǎn)化成2.8 MPa,電流也由此前的29 A縮小到25 A,出口閘閥的大約開度由過去的10%上升到15%。在完成葉輪改造后,技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)檢查精制柴油泵內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài),透過對(duì)葉輪控制來改善設(shè)備應(yīng)用效果[4]。
3.1.3 拆卸葉輪
在完成精制柴油泵內(nèi)部葉輪的切割后,技術(shù)人員應(yīng)適時(shí)觀察該葉輪的運(yùn)行態(tài)勢(shì),當(dāng)前葉輪由前中后三級(jí)構(gòu)成,可對(duì)其拆卸來控制設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。一般來講,多級(jí)泵揚(yáng)程中的葉屬各級(jí)葉輪的科學(xué)疊加,在進(jìn)行內(nèi)部核算,技術(shù)人員可發(fā)現(xiàn)若該泵內(nèi)部的額定揚(yáng)程縮減在217 m時(shí),其關(guān)死點(diǎn)壓力、額定壓力與關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程分別為1.88 MPa、1.45 MPa、292 m等。從理論上看,該類數(shù)值可切實(shí)達(dá)成邊界外送與壓降的具體要求,在進(jìn)行節(jié)能改造時(shí),要對(duì)葉輪的各項(xiàng)等級(jí)進(jìn)行適時(shí)關(guān)注,對(duì)數(shù)據(jù)指標(biāo)較模糊的葉輪等級(jí)進(jìn)行及時(shí)拆卸,透過對(duì)葉輪的合理組裝,有效增強(qiáng)精制柴油泵的使用效果。從改造前后的數(shù)據(jù)上看,改造前,三級(jí)葉輪的外徑分別為262、363、363 mm;而在改造后,其對(duì)應(yīng)的外徑值則為262、0、363 mm。在三項(xiàng)外徑數(shù)值中,只有中間項(xiàng)因拆卸而數(shù)據(jù)為0,其余兩項(xiàng)保持不變,關(guān)死點(diǎn)壓力由此前的3.1 MPa降低到1.9 MPa,電流也出現(xiàn)了極大縮減,從29 A下降到19 A,出口閘閥大約開度值則有了較明顯的提升,由10%上升至100%。也就是說,精制柴油泵在經(jīng)過了適宜的葉輪改造后,其節(jié)能效果較為明顯。值得一提的是,在完成精制柴油泵的節(jié)能改造后,泵內(nèi)部的出口閘閥可全部處在放開狀態(tài),可借助后路來控制閥門的具體流量,再加上后路設(shè)計(jì)靜壓力值超出關(guān)死點(diǎn)壓力,可說明精制柴油泵的整體運(yùn)轉(zhuǎn)較佳。在完成該項(xiàng)節(jié)能改造工作后,對(duì)該設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)行,并在試運(yùn)行期間及時(shí)觀察內(nèi)部系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),基于其并未出現(xiàn)泄漏憋壓等不良現(xiàn)象,說明該改造方案可行,效果較好。
3.1.4 合理控制閥門運(yùn)行
一方面,在完成精制柴油泵內(nèi)部葉輪的合理改造后,技術(shù)人員需及時(shí)控制葉輪運(yùn)行狀態(tài)。比如,及時(shí)檢查靜設(shè)備內(nèi)設(shè)計(jì)壓力與關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程值,在確認(rèn)兩者數(shù)值相仿,且堵漏此前葉輪存在的薄弱點(diǎn)后,可有效控制流量操作,并及時(shí)檢查熱交換器的整體運(yùn)行狀態(tài),在未出現(xiàn)密封面冒煙或熱交換器憋壓情況下才能正常使用精制柴油泵。同時(shí),技術(shù)人員在改造葉輪過程中,不應(yīng)將泵出口閘閥看作節(jié)流閥,合理控制閥門可能出現(xiàn)的損傷,及時(shí)解決閥門運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的各項(xiàng)問題,科學(xué)控制閥門運(yùn)行狀態(tài)。
另一方面,在控制閥門正常運(yùn)行期間,技術(shù)人員應(yīng)定期檢查機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài),利用科學(xué)手段消除泵內(nèi)部的安全隱患,切實(shí)改善閥門可能產(chǎn)生的內(nèi)漏狀態(tài),并及時(shí)檢修維護(hù)精制柴油泵。值得一提的是,在完成精制柴油泵的內(nèi)部試運(yùn)行后,相關(guān)人員應(yīng)確保閥門的使用狀態(tài),及時(shí)檢查該設(shè)備內(nèi)部存在的各項(xiàng)功能。在確保不同功能都能得到合理使用的情況下,即可完成煉油裝置精制柴油泵的設(shè)計(jì)改造,并利用計(jì)算公式測(cè)算出獲取的生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益。
在完成煉油裝置精制柴油泵內(nèi)部裝置的節(jié)能改造后,技術(shù)人員為確保該節(jié)能改造的合理性,在相關(guān)裝置正式使用前開展合適的試運(yùn)行工作,通過試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)改造效果較佳,根據(jù)該試運(yùn)行條件來分析節(jié)能改造后獲取的綜合效益。
具體來看,通過對(duì)煉油裝置精制柴油泵的試運(yùn)行,可看出當(dāng)前裝置已完全達(dá)到安全與生產(chǎn)的要求,經(jīng)過實(shí)際檢測(cè),不僅高效縮減了電量,還帶來了較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。比如,泵功率的計(jì)算公式為:
式中:cosφ值為功率因數(shù),數(shù)值為0.88;I為電流(A);U為電壓 (V);P為泵功率 (W)。
技術(shù)人員可將10 A、10 000 V、0.88代入該公式內(nèi),可計(jì)算出功率節(jié)約數(shù)在152.4 kW左右。若在計(jì)算每年的經(jīng)濟(jì)效益時(shí),其具體用電時(shí)間設(shè)置成8 000 h,可看出每年節(jié)電值在121.9萬(wàn) kW·h,若每耗電1 kW·h折合0.88元,可計(jì)算出用電成本共節(jié)約83萬(wàn)元。
此外,在完成經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)的計(jì)算后,項(xiàng)目管理者還應(yīng)及時(shí)檢查精制柴油泵在運(yùn)行過程中帶去的環(huán)境效益。該設(shè)備在應(yīng)用期間未產(chǎn)生任何污染,周遭環(huán)境得到了極大改善。在該項(xiàng)改造技術(shù)的應(yīng)用下,精制柴油泵的運(yùn)行變得更為順暢,給該化工企業(yè)帶來了極大的經(jīng)濟(jì)效益、綜合效益和環(huán)境效益。
綜上所述,在改造煉油裝置精制柴油泵內(nèi)部系統(tǒng)的過程中,技術(shù)人員應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)各裝置使用時(shí)出現(xiàn)的各項(xiàng)問題,在查明產(chǎn)生的原因后,采取針對(duì)性舉措加強(qiáng)該結(jié)構(gòu)。在完成節(jié)能改造后,為確保運(yùn)行的科學(xué)性、合理性,還要開展試運(yùn)行工作,以增進(jìn)化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。