加氫裂化裝置液力透平運(yùn)行分析

張鵬

摘 要：介紹了液力透平首次投用出現(xiàn)的問題和應(yīng)對(duì)措施。通過對(duì)密封結(jié)構(gòu)的分析，找出了液力透平密封失效的原因，并進(jìn)行了密封的優(yōu)化調(diào)整，取得了較好的運(yùn)行效果，提高了透平投用的經(jīng)濟(jì)效益，每年可節(jié)約資金204.6萬。

關(guān)鍵詞：液力透平；投用；密封改造；經(jīng)濟(jì)效益

液力透平是加氫裂化裝置主要的能量回收設(shè)備，原理是利用高壓液體的壓力勢能，轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，通過單向離合器的作用，為反應(yīng)進(jìn)料泵提供部分動(dòng)力，降低進(jìn)料泵電機(jī)負(fù)荷，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 液力透平基本參數(shù)

中海油氣（泰州）石化有限公司150萬噸/年加氫裂化裝置反應(yīng)進(jìn)料泵液力透平是進(jìn)口設(shè)備，為臥室雙殼體高壓離心式，其吸入口、吐出口均垂直向上，主要結(jié)構(gòu)由外筒體、徑向剖分多級(jí)節(jié)段式內(nèi)殼、軸承部分、密封部分組成。其主要參數(shù)如下：

2 液力透平首次投用

加氫裂化裝置2016年12月開工正常后，由于長期處于低負(fù)荷運(yùn)行工況，達(dá)不到液力透平投用條件，直至2017年8月裝置負(fù)荷提高后，于8月23日組織透平試車，在試車過程中發(fā)現(xiàn)如下問題：①儀表問題：因出廠隨機(jī)資料中轉(zhuǎn)速探頭接線圖錯(cuò)誤，導(dǎo)致現(xiàn)場接線錯(cuò)誤，使DCS上透平轉(zhuǎn)速無法顯示。處理措施：停機(jī)，重新聯(lián)系廠家，按正確圖紙接線；②透平預(yù)熱過程中，進(jìn)出口管線法蘭、泵體預(yù)熱線法蘭均出現(xiàn)泄漏，現(xiàn)場進(jìn)行緊急處理；③SIS聯(lián)鎖：原設(shè)計(jì)中，只有在進(jìn)料泵停泵、循環(huán)氫壓縮機(jī)停機(jī)、緊急泄壓或透平轉(zhuǎn)速高高等情況下，才聯(lián)鎖停液力透平（入口切斷閥關(guān)閉），但是一旦密封或法蘭出現(xiàn)大量泄漏，無法緊急關(guān)閉透平入口切斷閥，會(huì)造成嚴(yán)重事故（因入口調(diào)節(jié)閥長期用于流量控制，閥內(nèi)部本身的密封性能下降，存在內(nèi)漏的可能，不能作為切斷的可靠措施）。處理措施：在SIS聯(lián)鎖中增加透平入口切斷閥開關(guān)軟按鈕。

3 密封改造

3.1 密封更換原因

液力透平自2018年3月正式投用后，在短短6個(gè)月內(nèi)，因密封泄漏問題停運(yùn)3次。機(jī)械密封沖洗方案為PLAN53B+62，密封泄漏均為外漏，表現(xiàn)為隔離液通過第二道密封面向大氣側(cè)泄漏，從密封外部可以明顯觀察到泄漏情況并能判斷出泄漏介質(zhì)為隔離液。因密封原因?qū)е乱毫ν钙讲荒荛L期穩(wěn)定運(yùn)行，故委托某密封件公司對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行了問題分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

3.2 密封存在問題

某密封件公司根據(jù)液力透平原配機(jī)封圖紙以及失效情況描述，分析透平密封存在以下問題：①介質(zhì)側(cè)密封只能承受正向外壓，當(dāng)二級(jí)密封損壞時(shí)，一級(jí)密封在承受內(nèi)壓下無法起到安全密封的作用，會(huì)立馬失效，無法確保密封的本質(zhì)安全；②補(bǔ)償環(huán)（靜環(huán)）的傳動(dòng)方式、傳動(dòng)位置以及材料選擇無法保證傳動(dòng)的穩(wěn)定可靠，影響了補(bǔ)充環(huán)的浮動(dòng)性，從而造成了密封失效；③循環(huán)裝置結(jié)構(gòu)不甚合理，無法確保密封所需要隔離液的流量；④現(xiàn)場密封輔助系統(tǒng)接管存在的直角彎頭過多，管路布置不合理；建議改進(jìn)布管，盡量縮短管路長度，同時(shí)避免使用直角彎頭。

3.3 密封優(yōu)化方案

液力透平機(jī)械密封優(yōu)化方案主要內(nèi)容有：①介質(zhì)側(cè)采用雙向平衡性結(jié)構(gòu)，既能承受正壓也能承受反壓，確保密封的本質(zhì)安全；②大氣側(cè)密封采用某密封件公司耐高壓產(chǎn)品，補(bǔ)償環(huán)改為石墨材質(zhì)，凸耳傳動(dòng)且傳動(dòng)位置靠近端面，確保傳動(dòng)的可靠和穩(wěn)定，以保證二級(jí)密封的穩(wěn)定運(yùn)行；③循環(huán)裝置采用高效螺旋套，改善密封的循環(huán)。

3.4 密封更換效果

改造后的液力透平于2019年3月8日投用，運(yùn)行至今未出現(xiàn)密封泄漏問題。液力透平驅(qū)動(dòng)端、非驅(qū)動(dòng)端密封罐隔離液壓力均保持在3.0MPa。

4 效益計(jì)算

5 進(jìn)一步優(yōu)化方案

①液力透平泵體排凝閥/預(yù)熱閥安裝位置不合理，緊靠透平筒體底部，操作困難。優(yōu)化方案：檢修時(shí)對(duì)管線進(jìn)行改造；②透平出口兩道手閥均為閘閥，易內(nèi)漏，且關(guān)閉時(shí)間較長，存在透平無法隔離排空、泄漏無法及時(shí)切斷的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)化方案：檢修時(shí)將出口一道閘閥更換為帶氣動(dòng)頭或電動(dòng)頭的截止閥；③密封拆卸時(shí)，筒體內(nèi)硫化氫味道較濃，需要接臨時(shí)氮?dú)饩€進(jìn)行吹掃置換，操作困難且影響檢修進(jìn)度。優(yōu)化方案：檢修時(shí)在透平出口加一條專用氮?dú)獯祾呔€，在透平排空后進(jìn)行吹掃置換；④液力透平與進(jìn)料泵共用一套潤滑油系統(tǒng)，在透平需要單獨(dú)檢修時(shí)，必須先將與透平相連的進(jìn)料泵切至備用泵，增加了運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)化方案：在液力透平潤滑油進(jìn)油、回油主線上各加一道手閥。