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柴油加氫裝置精制柴油泵的改造措施

文檔作者：杜林川文檔來源：天津津?yàn)I石化設(shè)備有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月15日
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第1期 一7l一
柴油加氫裝置精制柴油泵的改造措施
杜林川
(天津津?yàn)I石化設(shè)備有限公司， 天津30027 1)
[摘 要]本文對離心泵運(yùn)行效率低的原因進(jìn)行了分析，提出了提高離心泵運(yùn)行工況效率的措施，經(jīng)過計(jì)算，對葉輪進(jìn)行切
削，完成了柴油加氫裝置精制柴油泵的改造，達(dá)到了節(jié)能提效的目的。該設(shè)備改造后運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果，對優(yōu)
化設(shè)備運(yùn)行和節(jié)能降耗具有示范意義。
[關(guān)鍵詞]柴油加氫裝置；離心泵；葉輪切削；比轉(zhuǎn)數(shù)；改造措施
離一t5泵在化工生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛，其工效
優(yōu)劣對降低成本提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要作用。離
心泵除輸送清水外，還輸送各種粘性油。但離心
泵的設(shè)計(jì)是以清水為基準(zhǔn)的，因此， 當(dāng)離心泵輸
送不同粘度和密度的流體時(shí)，其特性曲線隨輸送
介質(zhì)的不同而發(fā)生變化，造成工作點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)工
況。故進(jìn)行離心泵系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行分析和節(jié)能改造
是非常必要的。
1離心泵運(yùn)行效率低原因分析
1．1離心泵運(yùn)行工況點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)工況
設(shè)計(jì)離心泵時(shí)，根據(jù)給定的一組流量Q揚(yáng)程H
與轉(zhuǎn)速n值，按水力效率I1最高的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，
如果計(jì)算符合這一組參數(shù)的工作情況，稱為水泵
的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。但在實(shí)際運(yùn)行中，水泵的工作流
量和揚(yáng)程往往是在某一個(gè)區(qū)間內(nèi)變化著的，流量
和揚(yáng)程均不同于設(shè)計(jì)值。離心泵的工況點(diǎn)指的就
是實(shí)際工況點(diǎn)，它表示水泵裝置的工作能力。
1．2離心泵內(nèi)的各種損失
液體流過葉輪的損失包括機(jī)械損失、流動(dòng)損
失和泄漏損失，與之相應(yīng)的離心泵的效率為機(jī)械
效率、水力效率和容積效率。
1-3管路效率低
被輸送液體流量或揚(yáng)程發(fā)生變化時(shí)，最常用
的方法是調(diào)節(jié)閥門，這一方法雖然簡單方便．但
是存在著造成管路阻力損失過大的缺點(diǎn)，使離心
泵在低效率狀態(tài)下運(yùn)行。
1．4離心泵自身效率低
若要離心泵運(yùn)行效率高應(yīng)當(dāng)選擇高效離心
泵，如分段式多級(jí)離心泵效率較高，單級(jí)單吸離
心泵效率較低。
2提高離心泵運(yùn)行工況效率的措施
2．1減少水力摩擦損失的措施
離心泵的過流表面如蝸殼，由于采用鑄件，
一般不進(jìn)行機(jī)加工，表面比較粗糙，增加了流體
的流動(dòng)損失，可以通過降低過流元件表面摩擦系
數(shù)的方式來減少流動(dòng)損失。
2．2減少?zèng)_擊損失的措施
為保證液流進(jìn)入葉道沿整個(gè)葉片高度無沖
擊，同樣使葉道中各條流線中的液流能得到同樣
的揚(yáng)程，可將葉片作成具有空間曲面形狀的扭曲
葉片。
2_3葉輪切割的節(jié)能措施
在葉輪的最大切割余量允許的范圍內(nèi)，對
葉輪進(jìn)行切割，由切割定律可知：隨著葉輪直徑
減小，其流量、揚(yáng)程、功率減小，且功率減小更
多。因此切割葉輪或把原來的葉輪去掉換上同類
直徑較小的葉輪是一種簡便經(jīng)濟(jì)的措施。
3改造計(jì)算與實(shí)施
精制柴油泵是某石化裝置320萬噸／年柴油加
氫裝置的高溫油泵，此泵(P一203)的吸液端為產(chǎn)
品分餾塔(C一202)，排液端為綜合柴油罐。在節(jié)
能改造中，為不影響生產(chǎn)，在最大限度內(nèi)節(jié)約成
本，最簡單的方法是對精制柴油泵的葉輪進(jìn)行改
造。同時(shí)對機(jī)泵進(jìn)行全面檢查并更換機(jī)械密封和
軸承等部件。
3．1預(yù)期效果
改造后流量為595．97m ／h時(shí)節(jié)約的功率：
作者簡介：杜林川(1955一)，男，河北石家莊人，大學(xué)學(xué)歷，
高級(jí)工程師?，F(xiàn)任天津津?yàn)I石化設(shè)備有限公司董事長。
一
72一 一維修改造 2石0油13和年化第工16設(shè)卷備
AN =N -[1_(糾-280．8x[1_(
從上式可看出葉輪改造后可節(jié)約功率
57．24kw 。
節(jié)約 量所占百分比％= = _20-38％
假設(shè)P一203ABN臺(tái)泵一年運(yùn)行8760d~時(shí)，則每
年可節(jié)約電501422．4kwh。
3．2nt-輪切削工藝計(jì)算
3．2．1精制柴油泵(505一P一203A／B)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
精制柴油泵型號(hào)DSJH8×10×15HH，設(shè)計(jì)流
量Q =593．5m ／h， 設(shè)計(jì)揚(yáng)程H甜=206m，其葉輪直
徑D=410mm，轉(zhuǎn)速n=2970fmin。精制柴油泵管路
系統(tǒng)介質(zhì)柴油溫度303℃時(shí)密度P=619kg／m 。機(jī)
泵正常穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)操作流量Q操質(zhì)=336．2t／h，體積流
量Q操體=543．13m ／h，此時(shí)管路系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的開
度為L操作=52％。從工藝組得知精制柴油泵工藝極
限流量Q極限=368．9t／h，體積極限流量Q極限=596m ／
h。電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=2980r／min，電動(dòng)機(jī)額定功
率N額定=400kw。分析工藝流程圖和管路單線圖可
得精制柴油泵(P一203)的吸液端為產(chǎn)品分餾塔
(C 202)，排液端為綜合柴油罐，由現(xiàn)場隨機(jī)文
件及中控室可查知吸液面壓力P． 浦而=0．087MPa，
吸液面位高H吸液而=9．332m；排液面壓力P排液面
= 0．1MPa，排液面位高H~ =14m。
3．2．2管路特性計(jì)算
靜壓頭公式為：
io — p
H 。，=(H日一 )十二旦一二
Pg
其中：HA=9．332m；PA=0．087MPa；HB=14m；
PB 0．1MPa；Hp。t=6．81m
注：H 和H 分別為吸液面和排液面至泵軸的
距離，P SDP 分別為吸液面和排液面上的壓力。
參考工藝流程圖及現(xiàn)場查看管線流程可知：
(1)吸入管路：DN350mm，管長為30m，l 1
個(gè)90。彎頭，2個(gè)閘閥，1個(gè)三通，14"過濾器。
操作條件：Q操體=5 4 3．1 3 m ／h， 管徑為
DN350mm，則流速V操體 1．571rds。
查摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關(guān)系式
表得到摩擦系數(shù) =0．0175
由沿程管路損失公式可知：
． ： 0．0175~30／0．35~ 619X 1．572／2
= 1 144．33Pa
局部管路損失：
= ． ： (0．75×11+0．17~2+2+0．4)~619
× 1．572／2=8384．12Pa
A P總=△ P沿+△ P局=952 8．45Pa， △H 損失
= 1．57m， 由于過濾器與不潔凈流體相接觸而在固
體表面上逐漸積聚起固態(tài)物質(zhì)，進(jìn)而結(jié)垢，損耗
較大。
(2)排出管路(出口閥全開)：
操作條件：Q操作=5 4 3．1 3 m ／h， 管徑為
DN300mm，貝0流速V操體=2．14m／s
查摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關(guān)系式
表得到摩擦系數(shù)入=O．01 85
①泵出口至換熱器E一103(包括E一103)：
由現(xiàn)場實(shí)測可知：泵出口壓力P出=1．5MPa，換
熱器E一103出口壓力P o3出=1．0MPa，由壓力差可知
這段管路損失為0．5MPa。
②E．103之后至調(diào)節(jié)閥：DN300mm，管長為
21lm，26個(gè)90。彎頭，7個(gè)45。彎頭，44"閘閥，2個(gè)
三通。
由沿程管路損失公式：
= ． ． ：0．0185X211／0．3~619~2．142／2
= 1 8442．56Pa
局部管路損失：
△尸： (0．75~26+7~0．35+4~0．17+2~0．4)
2
×619×2．142／2=33209．36Pa
△P總=△P沿十△P局=51651．92pa， A H損失=8．5m
③ 調(diào)節(jié)閥至柴油罐區(qū)：
由現(xiàn)場實(shí)測可知： 調(diào)節(jié)閥后壓力P調(diào)節(jié)閥后
= 0．35MPa，柴油罐為常壓，由壓力差可知這段管
路損失為0．25MPa。則總管路損失為：
“損失一： +8．5+1．57：133．71m
619×9．8 。’ 。 ’ 一 ‘ “
經(jīng)計(jì)算得到：k-0．0004532
管路特性為：h=6．81+0．ooo4532Q
(3)調(diào)節(jié)閥52％開時(shí)管路特性
第1期 杜林川柴油加氫裝置精制柴油泵的改造措施 一73一
操作條件：Q~e=543．13m ／h，此路調(diào)節(jié)閥的
開度達(dá)~t152％，可認(rèn)為調(diào)節(jié)閥全開時(shí)的管路特性比
此時(shí)的管路特性更為平緩。
查H—O性能曲線知：H=210m，根據(jù)公式計(jì)算
可得：k=0．0006888
則管路特性為：h=6．81+0．0006888Q2
(4)畫出P一203裝置特性圖，如圖1所示。
。 。 。
。 I1
圖1 P203改造前裝置特性
33
比轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為： PIa ,= 3．65 ／
，。
式中：n一泵的額定轉(zhuǎn)速，r／min；Q。-泵的額定
流量，m’／s，對于雙吸式泵應(yīng)取Q／2；H一泵的額定
揚(yáng)程，m，對于多級(jí)泵應(yīng)取H／I(I．級(jí)數(shù))
2970×，／296：7．5
所以可求得比轉(zhuǎn)數(shù)刀 =3_65×—
離心泵葉輪的允許最大切割量與比轉(zhuǎn)數(shù)n。有
關(guān)，比轉(zhuǎn)數(shù)n 越高，允許切割量越小。
3．4改造方案的確定
此泵型號(hào)為DSJH8×10×1 5HH，葉輪直徑
為410mm，按照離心泵葉輪的允許最大切割量
與比轉(zhuǎn)速n。的關(guān)系，確定切削的最小葉輪直徑
D =4l0×0．8=328mm。按照極限工況595．97m ／
h切割，利用葉輪切削定律，最小葉輪外徑為
378．8mm，為留出余量，向上圓整為380mm進(jìn)行切
削。對該泵葉輪切削時(shí)采用由外向內(nèi)逐步切削的
方法，保留葉輪前后蓋板不動(dòng)，先切削到葉輪直
徑的圓整值為D =385mm，然后進(jìn)行離心泵的運(yùn)行
分析，如果還有切削潛力，可進(jìn)一步切削葉輪，
直到葉輪直徑圓整值D =380mm，逐步切削的方法
不但減少了葉輪切削的風(fēng)險(xiǎn)，也便于分析切削葉
輪這種節(jié)能方案的可推廣性。按照Dz=380mm改造
后的管路特性曲線如圖2所示。
圖2 P203改造后裝置特性
4存在問題及解決措施
本機(jī)組為一開一備，在保證設(shè)備完好運(yùn)行
的情況下，連續(xù)搶修作業(yè)應(yīng)盡快完成設(shè)備的檢修
工作，以減少設(shè)備意外停車的風(fēng)險(xiǎn)；離心泵零部
件都較大， 需用起重專用工具配合；此次改造設(shè)
備介質(zhì)溫度較高，各零部件的檢測、檢修、裝配
的要求嚴(yán)格，對泵組近二十項(xiàng)數(shù)據(jù)做了詳細(xì)的測
量、記錄，保障設(shè)備一次開車成功； 由于轉(zhuǎn)子靜
平衡試驗(yàn)設(shè)備現(xiàn)場條件受限，須嚴(yán)格控制每次的
磨削量，直到達(dá)到靜平衡標(biāo)準(zhǔn)。
5結(jié)束語
通過對離心泵系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行分析，有針對
性地選擇改造方案，在實(shí)例中靜平衡試驗(yàn)和葉輪
車削量的計(jì)算是施工的關(guān)鍵，靜平衡需試驗(yàn)平臺(tái)
并制作假軸，靜平衡偏差較大時(shí)要對葉輪進(jìn)行磨
削， 磨削量要精確掌握； 葉輪要按照計(jì)算要求車
削，車削后對葉輪出口部位倒角。
該設(shè)備經(jīng)改造后運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好，達(dá)到了預(yù)期效
果，對優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行和節(jié)能降耗具有示范意義。
◆參考文獻(xiàn)
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