于洋洋，陳國(guó)棟，王玉軍

柴油加氫裂化裝置離心機(jī)油站小汽輪機(jī)技術(shù)改造及分析

于洋洋，陳國(guó)棟，王玉軍

（浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316200）

浙江石油化工有限公司新建350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置離心式壓縮機(jī)組為裝置核心動(dòng)設(shè)備，該離心機(jī)組包含離心機(jī)、汽輪機(jī)、凝汽系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)等，其中潤(rùn)滑油系統(tǒng)包含潤(rùn)滑油箱、油泵、管道、高位油箱以及相應(yīng)儀表設(shè)備等，該系統(tǒng)為離心機(jī)和汽輪機(jī)提供穩(wěn)定并符合一定壓力的潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油泵共計(jì)兩臺(tái)，一臺(tái)小型汽輪機(jī)、一臺(tái)螺桿泵。油站小汽機(jī)既是節(jié)能設(shè)備，也是離心機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備之一，小汽機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定與否直接影響離心機(jī)的運(yùn)行安全。介紹了該機(jī)組自2021年6月份啟機(jī)后至2022年4月期間小汽機(jī)運(yùn)行上發(fā)生過的問題，并分析了這些以及對(duì)小汽機(jī)進(jìn)行了技術(shù)改造，同時(shí)分析了小汽機(jī)改造效果，為后期小汽機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行打下基礎(chǔ)并提供依據(jù)。

柴油加氫裂化；離心機(jī)；油站；小汽機(jī)

1 裝置概況及工藝流程特點(diǎn)

1.1 350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置概況

浙江石油化工有限公司4 000萬t·a-1煉化一體化項(xiàng)目350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置，由中國(guó)石化洛陽工程有限公司設(shè)計(jì)。該裝置采用UOP公司提供的固定床兩段式全循環(huán)柴油加氫裂化技術(shù)。UOP提供全套的加氫裂化催化劑，該催化劑系統(tǒng)具有脫金屬、加氫精制、加氫裂化等功能。裝置以直餾柴油、催化柴油、漿態(tài)床渣油加裂裝置柴油和石腦油為原料，主要生產(chǎn)催化重整裝置原料重石腦油，副產(chǎn)輕石腦油。該裝置同時(shí)設(shè)置輕烴回收及產(chǎn)品精制部分，將本裝置及蠟油加氫裂化裝置的粗石腦油、酸性氣、低分氣，蠟油加氫處理裝置的酸性氣、低分氣、柴油加氫精制裝置的酸性氣、低分氣、石腦油加氫裝置的酸性氣進(jìn)行輕烴回收及精制，生產(chǎn)精制液化氣和脫硫干氣、脫硫低分氣。

裝置由反應(yīng)部分（含兩段反應(yīng)部分、循環(huán)氫脫硫、循環(huán)氫壓縮機(jī)）、新氫壓縮機(jī)部分、分餾部分、輕烴回收部分、產(chǎn)品精制部分組成。

柴油加氫裂化裝置離心機(jī)組由離心機(jī)、汽輪機(jī)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、蒸汽冷凝系統(tǒng)等組成，其中潤(rùn)滑油系統(tǒng)包含潤(rùn)滑油箱、油泵、管道、高位油箱以及相應(yīng)儀表設(shè)備等。

1.2 350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置油站小汽機(jī)概況

柴油加氫裂化裝置油站小汽機(jī)共有1臺(tái)，作為油站供油系統(tǒng)主油泵，1臺(tái)電動(dòng)齒輪泵作為油站輔助油泵。油站小汽輪機(jī)每小時(shí)為離心機(jī)組供油約 64 m3，油站小汽機(jī)主要參數(shù)如表1所示。

表1 油站小汽機(jī)主要參數(shù)

2 油站小汽機(jī)運(yùn)行過程中故障分析

2.1 油站小汽機(jī)調(diào)速卡澀超速跳車故障分析

裝置開工后，在2021年底，曾因小汽機(jī)調(diào)速桿卡澀引起超速跳車故障，經(jīng)分析后確認(rèn)原因?yàn)樾∑麢C(jī)調(diào)速桿卡澀以及進(jìn)出口壓差過大所致。

在順時(shí)針調(diào)節(jié)伍德華德油壓調(diào)速器的調(diào)速螺絲后LED轉(zhuǎn)速顯示未發(fā)生變化，繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)速螺絲后發(fā)生調(diào)速桿抖動(dòng)現(xiàn)象，隨之發(fā)生超速跳停。

如圖1所示，調(diào)速桿示意圖中位置與伍德華德油壓調(diào)速器構(gòu)成調(diào)速系統(tǒng)，在圖1標(biāo)注的箭頭的位置任何一處存在卡澀則調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速指令無法及時(shí)反饋到調(diào)速閥桿上而及時(shí)調(diào)節(jié)汽門，從而造成進(jìn)汽不穩(wěn)定。

圖1 調(diào)速閥桿維護(hù)位置示意圖

進(jìn)排汽差壓太大的現(xiàn)象：在小汽輪機(jī)升速調(diào)整的過程中，如圖1所示首先調(diào)整排汽隔離閥調(diào)整出口蒸汽壓力至0.5 MPa，順時(shí)針調(diào)節(jié)伍德華德油壓調(diào)速器的調(diào)速螺絲提速，隨著轉(zhuǎn)速上升出口蒸汽壓力也隨之上升，需調(diào)整出口蒸汽壓力不超過額定出口蒸汽壓力0.6 MPa，在調(diào)整的過程中，調(diào)速桿發(fā)生抖動(dòng)，如繼續(xù)升速出口蒸汽壓力仍然維持在額定0.6 MPa，調(diào)速桿抖動(dòng)會(huì)加劇從而發(fā)生跳停。

原因?yàn)槌僬{(diào)節(jié)器油杯總成設(shè)定值偏小。通過調(diào)大小汽輪機(jī)的超速調(diào)節(jié)器油杯總成，跳閘設(shè)定值應(yīng)超出額定速度約16%或21%，可排除此類問題。超速調(diào)節(jié)器油杯總成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

90—油杯-調(diào)節(jié)器；91—調(diào)節(jié)螺絲；92—固定螺絲；93—重錘；94—彈簧；95—襯套-重錘；96—環(huán)-固定并保持打開；97—環(huán)-固定并保持在外

2.2 油站小汽機(jī)汽封泄漏故障分析

引起油站小汽輪機(jī)汽封泄漏的原因有以下幾方面：碳環(huán)磨損或損壞、軸有損傷、碳環(huán)積碳或有污垢、碳環(huán)固定碳環(huán)斷裂、分隔板表面有污垢或損壞、迷宮密封的梳齒磨損、排汽壓力大。

小汽機(jī)發(fā)生汽封泄漏后，經(jīng)檢查，碳環(huán)、分隔板、迷宮密封、軸這些配件的磨損、損壞、積碳、污垢、斷裂等都需要更換新碳環(huán)、分隔板、迷宮密封、軸才能解決。排汽壓力大需要重新設(shè)計(jì)填料箱或調(diào)整汽輪機(jī)軸的扭矩值

2.3 油站小汽機(jī)軸承箱含水故障分析

油站小汽機(jī)汽封泄漏是造成軸承箱含水的主要原因，其次是軸承箱外側(cè)的迷宮密封梳齒失效起不到密封作用，導(dǎo)致水汽進(jìn)入軸承箱內(nèi)，累計(jì)后改變潤(rùn)滑油性態(tài)，從而影響軸承潤(rùn)滑效果，對(duì)設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行帶來極大危害。

3 油站小汽機(jī)技術(shù)改造方案

3.1 油站小汽機(jī)調(diào)速系統(tǒng)改造

在小汽機(jī)發(fā)生調(diào)速桿卡澀、抖動(dòng)并調(diào)停后，通過對(duì)小汽機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的檢查，確定了卡澀原因，對(duì)圖1所示部位進(jìn)行除銹、清洗，然后使用高溫潤(rùn)滑脂對(duì)圖1所示部位進(jìn)行維護(hù)，從而消除調(diào)速系統(tǒng)卡澀現(xiàn)象。

3.2 在線排油及可視油窗系統(tǒng)改造

在油站小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)端的軸承箱卸油口及伍德華德油壓調(diào)速器的疏水口分別安裝可視油杯。小汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端軸承箱內(nèi)加滿油后正常投用，打開可視油杯的根部閥門，潤(rùn)滑油會(huì)進(jìn)入可視油杯進(jìn)行油水分離，如圖3、圖4所示。

圖3 可視油杯結(jié)構(gòu)示意圖

在線排油及可視油窗系統(tǒng)主要由等徑三通、球閥、可視油杯等部分組成，可視油杯安裝在軸承箱最低位置水平面一下，從而可以使進(jìn)入軸承箱內(nèi)的水汽因自身密度作用通過球閥進(jìn)入可視油杯內(nèi)，當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)可視油杯內(nèi)有分層現(xiàn)象，即可判斷軸承箱內(nèi)有帶水現(xiàn)象，可通過可視油杯上下閥門的配合來進(jìn)行排水操作?？梢曈捅到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及部件表如圖3和表2所示。

表2 可視油窗系統(tǒng)材料表

3.3 氮封吹掃系統(tǒng)改造

在靠近蒸汽側(cè)的軸承上蓋，梳齒密封上半環(huán)最高點(diǎn)，中間位置鉆4 mm通孔（鉆透梳齒密封環(huán)）。通入0.2～0.3 MPa氮?dú)?，阻隔蒸汽進(jìn)入軸承箱。氮?dú)夤苈吩O(shè)計(jì)施工，按“儀表風(fēng)工藝管路安裝規(guī)則”，配置相關(guān)管路及連接件。現(xiàn)場(chǎng)氮?dú)鈮毫?.7 MPa，建議用孔板調(diào)壓方案，將進(jìn)軸承箱氮?dú)鈮毫φ{(diào)到0.2～0.3 MPa。具體器件規(guī)格材料，前后軸承箱蝸殼方向、油封位置上開孔，連接管路，注入適量密封氣，使軸承箱帶有微正壓，阻止蒸汽竄入軸承箱，詳見圖4、圖5。

圖4 氮封系統(tǒng)示意圖

圖5 氮封吹掃點(diǎn)內(nèi)部位置示意圖

氮封吹掃系統(tǒng)主要由管路、減壓閥、壓力表等部分組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及部件表如圖6和表3 所示。

圖6 氮封吹掃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

表3 氮封吹掃系統(tǒng)部件表

4 油站小汽機(jī)技術(shù)改造效果分析

4.1 油站小汽機(jī)調(diào)速系統(tǒng)改造效果分析

通過對(duì)小汽機(jī)調(diào)速系統(tǒng)涂抹高溫潤(rùn)滑脂進(jìn)行調(diào)速桿等有摩擦部位的保護(hù)，確保了各部件之間的潤(rùn)滑效果，在2021年11月份對(duì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行高溫潤(rùn)滑脂保護(hù)后，連續(xù)運(yùn)行5個(gè)月為發(fā)生過調(diào)速桿卡澀現(xiàn)象，調(diào)速桿等部位潤(rùn)滑效果良好。

4.2 在線排油及可視油窗系統(tǒng)改造效果分析

利用水的密度作用，將進(jìn)入軸承箱的水分通過可視油窗短管和閥門引入可視油窗內(nèi)，再利用可視油窗前后球閥進(jìn)行配合排水操作，從而保證了小汽機(jī)即使發(fā)生了有水分進(jìn)入軸承箱內(nèi)，也可以快速、安全地將水分排除。同時(shí)可視油窗系統(tǒng)的改造，也使得小汽機(jī)軸承箱在線置換潤(rùn)滑油成為可能，一旦發(fā)生潤(rùn)滑油油質(zhì)不合格等現(xiàn)象，需要置換潤(rùn)滑油，可以通過可視油窗系統(tǒng)在線置換潤(rùn)滑油，不但避免了切換油泵帶來的機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)，而且也避免了停機(jī)更換潤(rùn)滑油帶來的大量小汽機(jī)啟停機(jī)操作工作，減少了員工操作的工作量。

4.3 氮封吹掃系統(tǒng)改造效果分析

氮封吹掃系統(tǒng)按以上流程改造后，通過新增氮封系統(tǒng)，可以將一定壓力的氮?dú)膺M(jìn)入梳齒密封從而阻止水汽通過梳齒密封進(jìn)入軸承箱，從根本上避免軸承箱潤(rùn)滑油帶水問題，同時(shí)結(jié)合之前增加的可視油窗系統(tǒng)，進(jìn)一步從根本上保證杜絕軸承箱潤(rùn)滑油帶水問題。

5 結(jié) 論

1）小汽機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)直接影響離心機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定和運(yùn)行安全，小汽機(jī)調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定現(xiàn)象發(fā)生較為普遍，解決小汽機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象要從部件保護(hù)、消除外部因素以及合理調(diào)整調(diào)速桿力矩等多方面因素著手。要做好關(guān)鍵部位的潤(rùn)滑防護(hù)，合理調(diào)整小汽機(jī)進(jìn)出口壓差，必要時(shí)適當(dāng)調(diào)整調(diào)速桿力矩，避免調(diào)速桿抖動(dòng)問題。

2）油站小汽機(jī)軸承箱帶水問題，在裝置運(yùn)行初期對(duì)離心機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了較大障礙，操作人員不得不花費(fèi)大量人力物力進(jìn)行小汽機(jī)切機(jī)、停機(jī)、啟機(jī)操作，然而小汽機(jī)的啟、停、切操作也同樣存在導(dǎo)致離心機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行小汽機(jī)汽封更換的工作，不但需要時(shí)間較長(zhǎng)，而且維修期間輔助油泵只能單機(jī)運(yùn)行，同樣存在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。可視油窗系統(tǒng)的改造，可以使小汽機(jī)軸承箱內(nèi)部含水的現(xiàn)象更容易被察覺，同時(shí)排水、換油操作更為便捷，無需切機(jī)、停機(jī)操作，降低了操作風(fēng)險(xiǎn)，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3）油站小汽機(jī)的氮封吹掃系統(tǒng)改造與離心機(jī)系統(tǒng)的氮封系統(tǒng)類似，通過新增氮封系統(tǒng)，將一定壓力的氮?dú)膺M(jìn)入梳齒密封從而阻止水汽通過梳齒密封進(jìn)入軸承箱，從根本上避免軸承箱潤(rùn)滑油帶水問題。加之可視油窗系統(tǒng)的改造，可以使小汽機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行更加有保障。

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Technical Transformation and Analysis of Small Steam Turbine in Centrifugal Oil Station of Diesel Hydrocracking Unit

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（Zhejiang Petrochemical Co., Ltd., Zhoushan Zhejiang 316000, China）

The centrifugal compressor unit of 3.5 Mt·a-1diesel hydrocracking unit newly built by Zhejiang Petrochemical Co., Ltd. is the key equipment of the unit. The centrifugal unit includes centrifuge, steam turbine, condensing system and lubricating oil system. The lubricating oil system includes lubricating oil tank, oil pump, pipeline, high-level oil tank and corresponding instrument equipment. The system provides stable lubricating oil that meets a certain pressure for centrifuge and steam turbine, There are two lubricating oil pumps, one small steam turbine and one screw pump. In this paper, the problems occurred in the operation of small steam turbine and the technical transformation of small steam turbine from June 2021 to March 2022 were introduced, and the transformation effect of small steam turbine was analyzed, so as to lay foundation and provide basis for stable operation of small steam turbine in the later stage.

Diesel hydrocracking; Centrifuge; Service station; Turbine

2022-04-11

于洋洋（1986-），男，遼寧省盤錦市人，工程師， 2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)，研究方向：設(shè)備管理。

TK267

A

1004-0935（2023）01-0069-04