炼油装置精制柴油泵节能改造及其效益分析

周景芝(中石化上海工程有限公司，上海 200120)

0 引言

随着石油化工企业数量的增多，其内部炼油过程愈发引发人们的关注。为提升炼油质量，技术人员应科学使用炼油装置精制柴油泵，并透过对该装置的节能改造，有效提升该炼油装置使用的科学性，在缩减能源消耗的基础上，促进化工企业的持续性发展。

1 炼油装置精制柴油泵的应用流程

为确保炼油装置精制柴油泵在化工企业的应用效果，应适时明确该装置的使用流程。在确认使用流程前，需明确该类装置中的有效参数。比如，某石油化工企业炼油装置精制柴油泵的原始参数包含3级叶轮，该叶轮层级由首级到末级依次为262、363、363 mm，关死点下的扬程为483 m；扬程为362 m时，体积流量在520 m3/h左右，出口压力与进口压力分别为2.30、0.15 MPa，密度在606 kg/m3上下。在确认精制柴油泵内的各项目参数后，研究人员需探究其应用流程，精制柴油泵内包含带有分馏塔进料为主的热交换器与精制柴油，并在发生器内开展柴油蒸汽，再将原料油与精制柴油进行合理交换，并及时抽取该装置内的冷气，精准提炼出精制柴油[1]。

2 炼油装置精制柴油泵的使用现状

2.1 静压设备的压力较高

在使用炼油装置精制柴油泵期间，工作人员应适时检测该装置内的后路静设备压力，该柴油泵的关死点压力公式：

式中：H为扬程(m)；g为重力加速度，具体数值为9.8 N/kg；f为密度(kg/m3)；p为出口与进口的压力差值(Pa)。

将具体数值代入到该公式内，f为606 kg/m3，g为9.8 N/kg,H为483 m，可得出p为2 868 440.4 Pa，也就是2.87 MPa。在完成出口、进口的压力值计算后，工作人员可发现关死点压力与进口压力分别为3.02、0.15 MPa，关死点压力为 0.15 MPa+2.87 MPa，在具体操作中，受温度与泵进口压力影响，当前关死点压力可达到3.1 MPa。从数值上看，后路静设备的压力值要超出此前设定的标准值。在出现后路静设备压力值增大现象后，研究人员应及时观察此前设定的静设备压力与以分馏塔为主的热交换器压力，透过观察可发现两项设备的初始压力均为3.0 MPa，也就是说当前关死点压力值要超出炼油装置精制柴油泵内的任意设备压力值。在产生超压现象后，该装置存有多项安全隐患。比如，在进行加工量调整时，会产生叠加法兰泄漏与热交换管箱垫片失效现象，而该现象的出现将极大危及设备的使用安全。

2.2 耗能较大

从炼油装置精制柴油泵的使用标准上看，若相关设备内部的体积流量不变，则扬程与离心泵下的输出功率将呈现正比关系，即离心泵内的输出功率会随着扬程的增加而提高。在当前的精制柴油泵中，其边界压力多为1.2 MPa，而在应用过程中其生成的实际边界压力则为边界压力标准的一半，即0.6 MPa。虽然扬程的数值较高，但难以对边界压力形成过大影响，应将各阀门的开度值调整到较小状态来管理其压力，并将该压力均匀地转化到静设备与管路中，提升对设备内部压力的控制效果。在执行该项举措时，部分电能又会出现无谓损耗，无形中提升了设备的能耗值。此外，精制柴油泵的传统设计中，对压力的控制性能较弱，技术人员未能针对其能耗控制设计适宜的管理措施，导致该设备存在能耗管控瑕疵，在能耗逐步累积的情况下，缩减了设备的使用寿命与应用效果[2]。

2.3 阀门严重损伤

为缩减后路静设备的压力值与泵内的富余性能，技术人员可对泵出口阀及时控制，在改造前多关小阀门。精制柴油泵在实际运行时节流泵出口闸阀板的开启高度多在10%上下，由于闸阀的开度较小，该阀门内部极易出现气蚀与闪蒸等不良现象，该问题还会极大损伤阀门内部的密封面。一般来讲，将阀门内部形态进行适时改造后，研究人员发现精制柴油泵运行时仍存有些许问题，比如，关死点扬程值与静设备的设计压力数较接近，再加上原始泄漏点仍属较薄弱区域，若在实际操作中开展低流量运行，设备内部的热交换器会产生憋压现象，在生成憋压后，会引发密封面冒烟等危险状况。此外，若技术人员将泵出口阀看作适宜的节流阀，精制柴油泵在具体运行时仍会严重损伤该阀门，虽然对泵出口阀进行节流改造较有必要，但不应将其视为节流阀，若机泵产生故障，当内部流量较小时，会出现介质排放不干净、阀门关不严等不良情况，在进行后期的检修维护时也会产生安全隐患。当阀门内漏的现象较严重时，还难以在日常检修中发现不良状态，在出现该现象后会极大改变装置运行效果。

3 精制柴油泵节能改造措施与效益发展状况

3.1 节能改造举措

3.1.1 增加变调频速体系

为增进精制柴油泵的使用效率，研究人员应依照其运行状态设计出适宜的节能改造措施，提升设备运行效果。首先，技术人员在调整精制柴油泵的内在压力时，可利用变频调速体系的增加来改善设备的内部运行流程，在安设该系统时可切实借助异步电动机的内部交流特征来改进其运行频率与速度，该系统在应用过程中带有强过载能力、操作便利、维护方便、安装简单等优势，在明确该系统的内在优势后，利用对变频调速体系的使用可大幅缩减机泵内部的起动电流，并借助适宜的软启动来削减其对电网造成的冲击[3]。其次，在应用变频调速体系期间，技术人员应适时观察体系内部的电源频率值，若该系统中的频率值较低，会给电源内高次谐波带去极大损耗，要对电源频率值进行及时调整，其实际频率需与设计频率保持一致。当异步电动机处在缩减转速的状态中时，其转速与冷却风量将呈现反比关系，电动机在具体运行时会因冷却低速状态而出现变坏情况，在设计变频调速体系时需精准控制异步电动机的内部转速。最后，在面对变频调速体系内的逐步缩减的转速时，技术人员可发现系统内部转速将极大改变机械密封腔内泵送环的旋转速度，继而引发机械密封效果不佳，严重缩减精制柴油泵的应用寿命，若情况严重还会引发火灾或热油泄漏等不良事故，要及时调整精制柴油泵中变频调速体系内的转速，借助对该转速的合理控制来提升该设备的应用水平，以实现节能环保效果。

3.1.2 改造叶轮

在设置了适宜的变频调速体系后，技术人员应开展对精制柴油泵内部叶轮的改造。比如根据此前的设计需求与内容，关死点压力需超出额定电压，且前者是后者数值的1.2倍，也就是2.8 MPa，在对叶轮开展正式改造前，可将该阶段的关死点压力值设置成2.85 MPa，并运用该数据进行对应的计算工作。当泵的关死点压力为2.85 MPa时，其扬程值则下降到了455 m，相较此前的483 m，其下降幅度在28 m左右。随着扬程数值的下降，其内部曲线也跟着叶轮外径而发生较大改变，并产生了上下平移现象，可根据该状态来设置额定扬程，将其数值确定在334 m上下。在改造叶轮的过程中，技术人员需始终保证额定流量不变，通过对该项数值的确认来对叶轮实行不同程度的切割，在叶轮遭受一定切割的情况下缩减泵内的额定扬程。依照最初设计的叶轮切割流程与定律可看出在完成切割举措后，叶轮的外径值处在253、350、350 mm左右，再根据该数值来测定叶轮的额定压力。在完成对叶轮的切割改造后，技术人员应及时整理当前叶轮的各项数值，通过观察可发现改造前，叶轮外径分别为262、363、363 mm，而改造后的叶轮外径在 253、350、350 mm，关死点压力由此前的3.1 MPa转化成2.8 MPa，电流也由此前的29 A缩小到25 A，出口闸阀的大约开度由过去的10%上升到15%。在完成叶轮改造后，技术人员应及时检查精制柴油泵内部的运行状态，透过对叶轮控制来改善设备应用效果[4]。

3.1.3 拆卸叶轮

在完成精制柴油泵内部叶轮的切割后，技术人员应适时观察该叶轮的运行态势，当前叶轮由前中后三级构成，可对其拆卸来控制设备运行质量。一般来讲，多级泵扬程中的叶属各级叶轮的科学叠加，在进行内部核算，技术人员可发现若该泵内部的额定扬程缩减在217 m时，其关死点压力、额定压力与关死点扬程分别为1.88 MPa、1.45 MPa、292 m等。从理论上看，该类数值可切实达成边界外送与压降的具体要求，在进行节能改造时，要对叶轮的各项等级进行适时关注，对数据指标较模糊的叶轮等级进行及时拆卸，透过对叶轮的合理组装，有效增强精制柴油泵的使用效果。从改造前后的数据上看，改造前，三级叶轮的外径分别为262、363、363 mm；而在改造后，其对应的外径值则为262、0、363 mm。在三项外径数值中，只有中间项因拆卸而数据为0，其余两项保持不变，关死点压力由此前的3.1 MPa降低到1.9 MPa，电流也出现了极大缩减，从29 A下降到19 A，出口闸阀大约开度值则有了较明显的提升，由10%上升至100%。也就是说，精制柴油泵在经过了适宜的叶轮改造后，其节能效果较为明显。值得一提的是，在完成精制柴油泵的节能改造后，泵内部的出口闸阀可全部处在放开状态，可借助后路来控制阀门的具体流量，再加上后路设计静压力值超出关死点压力，可说明精制柴油泵的整体运转较佳。在完成该项节能改造工作后，对该设备进行试运行，并在试运行期间及时观察内部系统的运转状态，基于其并未出现泄漏憋压等不良现象，说明该改造方案可行，效果较好。

3.1.4 合理控制阀门运行

一方面，在完成精制柴油泵内部叶轮的合理改造后，技术人员需及时控制叶轮运行状态。比如，及时检查静设备内设计压力与关死点扬程值，在确认两者数值相仿，且堵漏此前叶轮存在的薄弱点后，可有效控制流量操作，并及时检查热交换器的整体运行状态，在未出现密封面冒烟或热交换器憋压情况下才能正常使用精制柴油泵。同时，技术人员在改造叶轮过程中，不应将泵出口闸阀看作节流阀，合理控制阀门可能出现的损伤，及时解决阀门运行时出现的各项问题，科学控制阀门运行状态。

另一方面，在控制阀门正常运行期间，技术人员应定期检查机泵的运行状态，利用科学手段消除泵内部的安全隐患，切实改善阀门可能产生的内漏状态，并及时检修维护精制柴油泵。值得一提的是，在完成精制柴油泵的内部试运行后，相关人员应确保阀门的使用状态，及时检查该设备内部存在的各项功能。在确保不同功能都能得到合理使用的情况下，即可完成炼油装置精制柴油泵的设计改造，并利用计算公式测算出获取的生态效益与经济效益。

3.2 效益发展状况

在完成炼油装置精制柴油泵内部装置的节能改造后，技术人员为确保该节能改造的合理性，在相关装置正式使用前开展合适的试运行工作，通过试运行发现改造效果较佳，根据该试运行条件来分析节能改造后获取的综合效益。

具体来看，通过对炼油装置精制柴油泵的试运行，可看出当前装置已完全达到安全与生产的要求，经过实际检测，不仅高效缩减了电量，还带来了较为显著的经济效益。比如，泵功率的计算公式为：

式中：cosφ值为功率因数，数值为0.88；I为电流(A)；U为电压 (V)；P为泵功率 (W)。

技术人员可将10 A、10 000 V、0.88代入该公式内，可计算出功率节约数在152.4 kW左右。若在计算每年的经济效益时，其具体用电时间设置成8 000 h，可看出每年节电值在121.9万 kW·h，若每耗电1 kW·h折合0.88元，可计算出用电成本共节约83万元。

此外，在完成经济利润的计算后，项目管理者还应及时检查精制柴油泵在运行过程中带去的环境效益。该设备在应用期间未产生任何污染，周遭环境得到了极大改善。在该项改造技术的应用下，精制柴油泵的运行变得更为顺畅，给该化工企业带来了极大的经济效益、综合效益和环境效益。

4 结语

综上所述，在改造炼油装置精制柴油泵内部系统的过程中，技术人员应及时发现各装置使用时出现的各项问题，在查明产生的原因后，采取针对性举措加强该结构。在完成节能改造后，为确保运行的科学性、合理性，还要开展试运行工作，以增进化工企业的经济效益。