加氢裂化装置液力透平运行分析

作者:未知

  摘 要:介绍了液力透平首次投用出现的问题和应对措施。通过对密封结构的分析,找出了液力透平密封失效的原因,并进行了密封的优化调整,取得了较好的运行效果,提高了透平投用的经济效益,每年可节约资金204.6万。
  关键词:液力透平;投用;密封改造;经济效益
  液力透平是加氢裂化装置主要的能量回收设备,原理是利用高压液体的压力势能,转化为转子转动的机械能,通过单向离合器的作用,为反应进料泵提供部分动力,降低进料泵电机负荷,从而达到节能降耗的目的。
  1 液力透平基本参数
  中海油气(泰州)石化有限公司150万吨/年加氢裂化装置反应进料泵液力透平是进口设备,为卧室双壳体高压离心式,其吸入口、吐出口均垂直向上,主要结构由外筒体、径向剖分多级节段式内壳、轴承部分、密封部分组成。其主要参数如下:
  2 液力透平首次投用
  加氢裂化装置2016年12月开工正常后,由于长期处于低负荷运行工况,达不到液力透平投用条件,直至2017年8月装置负荷提高后,于8月23日组织透平试车,在试车过程中发现如下问题:①仪表问题:因出厂随机资料中转速探头接线图错误,导致现场接线错误,使DCS上透平转速无法显示。处理措施:停机,重新联系厂家,按正确图纸接线;②透平预热过程中,进出口管线法兰、泵体预热线法兰均出现泄漏,现场进行紧急处理;③SIS联锁:原设计中,只有在进料泵停泵、循环氢压缩机停机、紧急泄压或透平转速高高等情况下,才联锁停液力透平(入口切断阀关闭),但是一旦密封或法兰出现大量泄漏,无法紧急关闭透平入口切断阀,会造成严重事故(因入口调节阀长期用于流量控制,阀内部本身的密封性能下降,存在内漏的可能,不能作为切断的可靠措施)。处理措施:在SIS联锁中增加透平入口切断阀开关软按钮。
  3 密封改造
  3.1 密封更换原因
  液力透平自2018年3月正式投用后,在短短6个月内,因密封泄漏问题停运3次。机械密封冲洗方案为PLAN53B+62,密封泄漏均为外漏,表现为隔离液通过第二道密封面向大气侧泄漏,从密封外部可以明显观察到泄漏情况并能判断出泄漏介质为隔离液。因密封原因导致液力透平不能长期稳定运行,故委托某密封件公司对机械密封进行了问题分析和结构优化。
  3.2 密封存在问题
  某密封件公司根据液力透平原配机封图纸以及失效情况描述,分析透平密封存在以下问题:①介质侧密封只能承受正向外压,当二级密封损坏时,一级密封在承受内压下无法起到安全密封的作用,会立马失效,无法确保密封的本质安全;②补偿环(静环)的传动方式、传动位置以及材料选择无法保证传动的稳定可靠,影响了补充环的浮动性,从而造成了密封失效;③循环装置结构不甚合理,无法确保密封所需要隔离液的流量;④现场密封辅助系统接管存在的直角弯头过多,管路布置不合理;建议改进布管,尽量缩短管路长度,同时避免使用直角弯头。
  3.3 密封优化方案
  液力透平机械密封优化方案主要内容有:①介质侧采用双向平衡性结构,既能承受正压也能承受反压,确保密封的本质安全;②大气侧密封采用某密封件公司耐高压产品,补偿环改为石墨材质,凸耳传动且传动位置靠近端面,确保传动的可靠和稳定,以保证二级密封的稳定运行;③循环装置采用高效螺旋套,改善密封的循环。
  3.4 密封更换效果
  改造后的液力透平于2019年3月8日投用,运行至今未出现密封泄漏问题。液力透平驱动端、非驱动端密封罐隔离液压力均保持在3.0MPa。
  4 效益计算
  5 进一步优化方案
  ①液力透平泵体排凝阀/预热阀安装位置不合理,紧靠透平筒体底部,操作困难。优化方案:检修时对管线进行改造;②透平出口两道手阀均为闸阀,易内漏,且关闭时间较长,存在透平无法隔离排空、泄漏无法及时切断的风险。優化方案:检修时将出口一道闸阀更换为带气动头或电动头的截止阀;③密封拆卸时,筒体内硫化氢味道较浓,需要接临时氮气线进行吹扫置换,操作困难且影响检修进度。优化方案:检修时在透平出口加一条专用氮气吹扫线,在透平排空后进行吹扫置换;④液力透平与进料泵共用一套润滑油系统,在透平需要单独检修时,必须先将与透平相连的进料泵切至备用泵,增加了运行风险。优化方案:在液力透平润滑油进油、回油主线上各加一道手阀。
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