乙烯石脑油泵转子改造

第39卷增刊1石油化工设备Vol 39 Supplement 12010年8月PETR(-CHEMICAL EQUIPMENTAug.2010文章编号: 1000-7466(2010)增刊1-0085-04乙烯石脑油泵转子改造唐征，徐功英，马风龙(中国石油独山子石化公司乙烯厂，新疆独山子833600)摘要:结合乙烯装置石脑油泵流量超出系统需求流量的现状,理论结合实际,通过切割叶轮的方法改造转子使泵流量下降达到系统要求,解决了系统流量超额带来的系统憋压、抽空和效率低等问题。关键词:离心泵;流量;叶轮;切制定律;改造中图分类号: TE 964文献标志码: BModification of Naphtha Pump Rotor in Ethylene PlantTANG Zheng, XU Gongying, MA Feng-long(Dushanzi Petrochemical Company of CNPC, Dushanzi 833600， China)Abstract: Based on the situation that the flow rate of the naphtha pump in the ethylene plantwent beyond the required flow rate of the system and combining the theory with the fact, thepump rotor was modified by cutting the impellers to reduce the flow rate to meet the system re-quirement. Problems caused by over flow rate, such as solved suppression, evacuation and lowerefficiency of the system, were solved.Key words: centrifugal pump; flow rate; impeller; cutting law; modification延长螺栓运行周期,确保下次大修检修顺利进行,对究[J].热加II艺,2005 ,34(12);74-75.7EH-11汽轮机螺栓制定了专门的使用前及运行中[7] 王志坤.王春生.杨玉成,等. 板式蒸发空冷器在汽轮的技术档案,对同类设备具有借鉴意义。.机凝汽系统的应用[J].石油化工设备，2009, 38(2); .79-81.参考文献:[8]许宏 飞,张永信,李贵才,等.高强度螺栓断裂的SEM分析[D].理化检验(物理分册)206,1)-31-33.[1]慕希豹.压缩富气冷却器浮头螺栓断裂失效分析[J].[9]徐越兰,王建平。 高强度螺栓失效分析[J].机械制造石油化工设备,2006.35(4) :83-84.与自动化2003,32(4) :28-29.2] DL 439- -91,火力发电厂高温紧固件技术导则[S].3]陈平,郝天才,何 卉,等.新型快开式D形螺栓C[10]陈荣利,邹建东,陈满,等. 板式空冷凝汽器在汽轮形环密封结构及强度分析[J].石油化工设备,2008,37机乏汽冷凝系统中的应用[J]。石油化I设备,2008,37(6):76-78.(4) :28-83.4] 周礼泉.大功率汽轮机检修[M].北京:中国电力出版[11]王景茹,焦卫东,杨柯,等. 压缩机气缸盖螺栓斯裂原因分析[J].金属热处理.2004.(3):60-63.社,1997.5]邢晓林.双锥巒封螺栓可靠性优化设计及MATLAB[12]杨开春,赵国兵.換热器小浮头螺栓断裂失效分析[J].化工设计,2002 ,(2) :49-52,4.算法求解[J].石油化工设备,2008,37<6):46-51.(张编)6]江国栋,洪茂林.汽缸M120高温螺栓失效机理的研中国煤化工收稿日期: 2010-02-08MHCNMHG作者简介:唐征(1969-),男 ,新疆克拉玛依市人,工程师,学士,主要从事f细化工仪备冒埋上作。●86.i油化工设备2010年第39卷某装置拱顶罐区石脑油泵承拍着向裂解炉反应体积流量90 m*/h的生产需求。器输送燃料石脑油的重任。该系统原来用于输送石由于2台高速泵必须一直连续在接近额定流量脑油的为2台立式高速离心泵(位号A.B),性能参的状态下进行超载工作,因此,会对设备造成较大的数见表1。自1995年装置开工,这2台立式高速离损耗。此外,系统没有备用机泵,一旦有一台设备出心泵投人使用,其运行状况十分正常,实际工作流量现故障检修,就必须要降低装置生产负荷,由此带来分别为40 m*/h和45 m'/h,在设备一开-备情况.不必要的物料浪费和运行压力的赠加。在经过多方下,也基本能够满足装置所需要的流量为45~论证后,决定在石脑油输送系统流程上,再增加1台50 m*/h的生产要求，设备单台机平均运行修周期双支撑双壳体多级离心泵(位号为C ),其工作参数在6个月以上。见表1。2005-03,由于生产需要,对该装置进行了改扩双支撑双壳体多级离心泵自2005-12中旬开始建,在原有5台小型裂解炉的基础上又增加了2台投入试运行。该泵投人运行后,在满足高负荷生产大型炉子,使得装置实际生产加工能力由12万t/a的情况下,即使有1台高速泵处于故障检修期,也可提高到22万t/a。这样一来,即使原有的2台高速以保证至少有1台备用机泵,极大缓解了2台立式泵一起开,在正常工况下,用于输送石脑油的实际工高速泵的连续运行压力,确保了装置正常生产,创造作体积流量最多只有85 m'/h,达不到增产后系统了较好的经济效益。表13种石脑油泵基本工作参数额定流量实际流城 吸人/排出 工作温度转速功率位号设备名称型号规格/m’.h-L_ /m2●.h1 压力/MPaC/rpm/kW密封形式立.式商逮离心泵LMV31150. 400.18~8.4002 95010机械密封立式商速GSB-L1/50/45051. 920.19~3.405离心泉C多级离心泵 HTD100-120X 4B100. 0085 ~902. 00~3. 6095060机械密封_1设备工作现状和石脑油输送系统的故障调整工艺以前一样,只开1台多级离心泵,其最大实分析际流量只有90 m3 /h,即使再努力开到额定流量,也只有100 m'/h,达不到现在110 m3/h的流量要求。1.1设备工作现状[1]2007-10,根据生产要求调整了改造过的工艺操如果将1台多级离心泵和1台高速泵共同开,其供作，即要求7台裂解炉全部满负荷生产,装置实际加.应流量高达125~135 m*/h,又远超过了系统所需，工能力从22万t/a提高到了24万t/a,石脑油输送不但造成很大的资源浪费,而且使石脑油泵群工作系统的实际工作流量随之增加到110 m'/h。这样状况极不稳定,工艺稍有波动,机泵就会出现噪音、就出现了单开1台多级离心泵泵流量不足,而再加.振动甚至不能iE常运行的情况。为了保证装置平稳生产,有必要对该石脑油输送开1台高速泵流量又超过需求的现状,导致多级泵系统中的设备进行改造。经过分析和研究后最终确抢量、效率低、能耗大而高速泵憋压泄漏、抽空和刷定对多级离心泵转子叶轮进行切割改造,即在现有基烈振动等故障频发。经过统计，在使用多级离心泵础.上,降低多级离心泵的流本，通过计算和调整使改泵之前,2台高速泵的单机平均运行周期至少为6造后的设备流量达到石脑油输送系统的要求。个月,而从2006年多级离心泵泵使用以来,由于抽空、振动大.密封泄漏等问题的影响,造成高速泵的.2机泵流量调整单机运行周期缩短至3个月,不但对维修人员增加.2.1机泵流量 调整方法和选择(←~6]了很多工作量,而且增加了检修成本。-般来说.离心泵流址调整方法有3种方法:①1.2石脑 油输送系统的故障分析[1~]根据切削定律切割叶轮外径的方法。②泵出口加装对新的石脑油输送系统中3台泵的流量情况进.再循环管线的方法。③配用调频电机改变机泵转速行分析后可以发现，系统需求流量为110 m'/h,每的方中国煤化工台多级离心泵实际流量为85~90 m'/h,每台高速M.出CNMHG,其优点是所需花泵的实际流量为40~45 m*/h.如果按照2006-02费 成本攻少,勿了头肥，以追可性高,而且不需调增刊1唐征,等:乙烯 石脑油泵转子改造，87●整工艺,附加能最损失小,适合调整流量的范围较3叶轮切割 量的计算[4]寬,根据生产需要可大可小,特别适用于化工生产。过p点的切割抛物线方程:方案②需要加装再循环管线,将使机泵长期低效率运行,能耗过大,造成资源浪费,且容易导致离心泵H'=k,Q"=H;Q°=产生汽蚀。方案③要购买的调频电机价格昂贵,且4. 56X10~*Q'结构复杂、检维修困难。式中,H'为在切割抛物线上各点所对应的扬程,m;由于该石脑油输送系统在以后的运行中流量值Q为在切割抛物线上各点所对应的体积流量，必须保持固定,技术组研究后采用方案①。m2/h.H,为原来额定工作点p对应的扬程,H,=2.2叶轮切割定律 和切割抛物线[7~12]456mm,Q,为工作点p对应的体积流量,Q, =离心泵在- -定转速下,只有一条H-Q性能曲线100 m*/h,k,为p点常数,k, =0.0456。(即表示扬程流量之间具有一定对应关系的曲线，多级离心泵性能曲线和切割高效区示意图见图称之为HQ性能曲线)。为了改变泵的工作范围,2。由上式做出切割抛物线,与切割后的H-Q曲线常常依据叶轮的切割定律中叶轮外径与扬程之间的交于M点(图2中两条黑实线所示),其坐标为关系,通过计算切割叶轮外径的方法得以实现。(101. 61.471.42),即Qm= 101.64 m'/h ,Hm =切割抛物线是指同一台泵,在同- -个转速下 ,叶471. 42 m,对应的工作效率加= 64.93%。轮有不同程度的切割时各对应工况点的轨迹,其表多级离心泵原来工作点p的参数Q,=达式为:1000 m'/h, H,=456 m,切割前叶轮直径D2 =牛==k=常数305 mm.将p、M点的流量和扬程坐标值代入切割定律公式,计算出切割后的叶轮直径为:式中,H为扬程,m; Q为体积流量,m'/h ;k 为常D.=OD2=数。上式说明叶轮切割前后的扬程和流量的比例关10101.61x305=300.17mm系不变,即有下式成立:H=kQ或D.-/展D.=这是个过坐标原点的二次抛物线方程,称为切割抛物线。切割抛物线上的点是叶轮切割前后的对456 -.√471.36X 305= 299.98 mm应工况点,但并不是相似工况,因为切割后叶轮的其式中，Hm为切割后曲线交点M对应的扬程他尺寸并没有按同一比例缩小，切割前后叶轮并不471. 42 mm,Qm为切割后曲线交点M对应的流量保持几何相似。当叶轮切割量不大时,认为效率近101. 64 m2/h. D为叶轮切割取整后实际直径,D、似相等,所以切割抛物线又称等效率曲线。做出该多级离心泵切割抛物线与其HQ性能曲为切割后叶轮理论计算直径,D2为叶轮切割后直线见图1。找到二者交点p(Hp,Q,),则其坐标参数径,mm.为p(100,456),此即为该泵额定条件下的工作点。1000y-QH;=k,Q?70900f1000r切割抛物线50900-800 t700f700-s0600-=k,Q"P(100.456)主是600--40枣500400-_400-30300.H-Q 20300-20200i H,-Q100-/M(101.6、 471.4)140 1600 20406080100120140T6f中国煤化工Q/m'.h'MHCNMHGQ/m' .h图1多级离心泵切割抛物线与HQ性能曲线示图图2多级离心泵性能曲线和切割高效区●88●石油化工设备2010年第39卷图2中,两条近似水平的曲线为可切割叶轮直表2改造前后设备性能 参数对比径最大值D.x和最小值Dmin所对应的HQ性能曲名称多级泵流多级泵电多级泵T高速系工作多级泵出口线,nQ曲线为效率流量性能曲线;H2-Qz曲线是量/m3●hl 流/A 作效率/%_ 效奉/% 压力/MPa切割后的叶轮直径D2所对应的流量扬程性能曲改造前85~908064. 0043.5~3. 6改造后65~7520063. 74603.4~3.5线;斜线所图阴影部分,即为叶轮切割后多级离心泵下降值15~20300.260.1~0.2可以稳定运行的、最佳效率工作区域。上述所算叶轮切割直径取值是否符合多级泵性能曲线的工作要件和人工费为9万元(改造后不到半年时间即可收求,还需进行进一步的复核校对。回投资)。②改善了系统运行状况，避免了由于多级泵抢量造成高速泵抽空的隐患,同时使高速泵效率4叶轮切割后性 能复核[4]正常,提高了装置系统的稳定性,改善了系统运行环4.1 理论验证境。③保证了设备长周期安稳运行,此项攻关改造根据HQ曲线的相似性,叶轮切割后性能曲线还在其它装置类似问题上得到推广应用,社会效益下降,切割后泵的H2-Qz曲线见图2。此时的切割十分显著。抛物线方程为:6结语H'z=k,Q':*=HqQ'2'=从切割叶轮、调整流量人手,对离心泵运行工况进行调节而达到设备在经济、合理工况区内运行的5.7X10~*Q'z式中,H2'为叶轮切割后在切割抛物线上各点所对目的,这是该系统实施技术进步和节约能源的一条应的扬程,m;Q'为叶轮切割后在切割抛物线上各重要途径。点所对应的体积流量,m2/h。考虑到离心泵运行经济性,要求泵在较高的效参考文献:率范围内工作,由图2可以清楚的看出,叶轮切割后1] 杜刚,王雅萌.多级离心泵常见故障分析与维修[J].石油化T设备,2009 ,38(增) ;101-104.工作点在切割高效工作区内,且效率近似相等,多级2] 薛敦松,昊宗样.石油化工厂设备检修手册[M].北离心泵的额定流量下降至83.3 m'/h左右，曲线对京:中国石化出版社,000.应实际工作流量应为65~75 m2/h,基本符合系统[3]仁晓善. 化工机械维修手册[M].沈阳:化工工业出版流量需求。社,1998.4.2改造后实际效果[4]沈庆根. 化工机器故障诊断技术[M].杭州:浙江大学2008-07-02,该泵改造后回装试车,各项数据正出版杜，2001.常,因在实际中无法直接测量流量,只能根据出口压[5]钱锡俊,陈 弘. 泵与压缩机[M].东营:中国石油大学出版社，2005.力(利用出口压力表3.3MPa,将出口压力近似地换[6] 王钢锋,高生旺.多级离心泵的节能改造[J].内蒙古算成扬程),利用流量和扬程的关系,计算出该泵改石油化工2000,(1):155-157.造后实际流量为68~74 m*/h,基本符合理论状态[7] 黄志华.多级离心泵的更新改造[J]. 有色冶金节能，下曲线对应的工作流量,满足系统需求流量范围,达2000,(5);43-44.到改造目的。[8] 春过成,侯 琳.热油泵改造选型[J].石油化工设备，2007 ,36(增) :105-106.5经济效益[9]陈治杰 ,陶昭字.减压塔底渣油泵长周期高效运行措施经过改造,多级离心泵再与高速泵同开,多级离[J].石油化工设备,2006 ,35(3):67-70.心泵的工作效率仅下降0. 26%,而高速泵的工作效[10]郑晓鹏,韩晓华.两端支撑AY型离心油泵改造[J].石油化工设备,2007 ,36(1)99-101.率却增加20%,石脑油输送系统总的工作效率提高[11]李旭光.高温油泵机械密封冷却系统改造[J].石油化了19.74%,取得了可观的经济效益。该石脑油泵工设备,2008,37(1) :88-90.改造前后各项数据对比见表2.[12]董辉_鲁宁管道输 油泵机组改造的节能分析[J].油从上表可以看出,①改造后流量达到系统要求，中国煤化工提高了系统效率,节约电费约20万元,改造所用备YHCNMHG(许编)