大型乙烯装置急冷油泵国产化研发与应用.pdf
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1、设备管理与维修2023 翼10(下)设计的新型快速脱离式安全带挂绳连接器能有效解决现有连接器存在的胸前拉环误拉操作可能性和分离速度慢的问题,保证高空作业者遇险时能够快速脱离开安全挂绳、撤离现场,避免人身伤害,具有安全、省力、简便、高效的特点。参考文献1胡广珊.陆地钻机二层台自动排管系统研究 D.西安:西安石油大学,2019.2顾燕苏,吴俊杰,麻芳义,等.安全带的技术要求及性能分析 J.中国个体防护装备,2018(1):12-15.3杨文芬.安全带和安全带标准研究与探讨 J.安全,1999(3):7-9.4李云丛.快速脱离式安全带挂绳连接器 P.CN102974054A,2013-03-20.5
2、裘钟,阙建章.撞击锁 Z.苏州德仕耐五金技术有限公司.编辑张韵0引言急冷油泵是乙烯装置的重要设备,由于急冷油黏度变化大、含有大量硬质焦粉颗粒,急冷油泵的壳体、叶轮等零部件会出现严重的磨损腐蚀,严重影响泵的连续运转寿命。这类泵的性能要求已超过国产普通 BB2 泵的范围,基本上是由国外著名品牌泵制造公司生产。E3(裂解三套)装置急冷油泵出口的急冷油有两个去向:一是为裂解炉 EF3110-3170 急冷器提供降温急冷油,二是为急冷油循环与工艺水换热器发生稀释蒸汽。在生产过程中,一旦急冷油泵能力不足或发生故障,将影响急冷油系统的取热、降低稀释蒸汽发生量,进而造成急冷油温度升高、黏度增大、急冷系统热量失
3、衡,严重时装置被迫降低负荷。2018 年装置运行末期,曾多次因为急冷油泵能力不足及检修降低装置负荷,影响了装置的整体经济效益。因此,需要针对装置的工艺参数及原料特点,研制一种能够长周期稳定运行的急冷油泵,以保障急冷油系统正常运行。1国内外技术现状分析1.1国外技术现状目前进口急冷油泵主要有两种技术类型,分别是 HVOF(HighVelocity Oxygen Fuel,超音速喷涂)技术和口环冲洗技术。其中,HVOF 技术初期成本投入较高,但综合维护成本相对较低;口环冲洗技术需要持续注入外部的高压冲洗源,年消耗量较大。从节能角度来看,HVOF 技术的急冷油泵更具潜力。HVOF 工艺是将粉末注入高
4、速火焰中,然后将粉末喷到基材上、形成致密均匀的涂层。由于基材未被加热至熔化,其性能不受涂层应用的影响。部分国外泵业公司如 SULZER(美)在急冷油泵上对过流部件进行 HVOF 处理,提高材料的耐磨性能。化工一厂乙烯车间原有的 3 台急冷油泵就是 SULZER 生产制造的,采用超高音速喷涂技术,自 2012 年 10 月现场投用后至今,未出现过因过流部件冲蚀损坏而导致停机检修的情况,运行状况良好。以德国、日本泵企为代表的急冷油泵制造厂家,主要采用口环冲洗技术。其设计思路为:通过外部高压冲洗源,对口环处进行冲洗,防止急冷油中介质颗粒对口环产生磨蚀,同时口环间隙处可以获得足够的润滑,防止发生干磨。
5、此技术需要消耗 2.510.0 m3/h 的冲洗液,年消耗量约 5 万立方米,但在镇海炼化、中科(广东)炼化等项目也有应用。1.2国内技术现状中国水利水电科学研究院对HVOF涂层材料的抗磨蚀特性与应用进行了分析,通过磨损试验证明碳化钨涂层的磨损率远小于Cr13Ni4材料。因此,在实验室条件下碳化钨涂层具有极强的抗磨性。在本项目实施之前,尚没有使用 HVOF 喷涂技术的国产大型乙烯装置急冷油泵。2技术关键点根据目前急冷油泵工况条件和运行参数,结合日常急冷油泵检修维护经验以及密封使用经验,提出急冷油泵设计、生产、制造的技术关键点(表 1)。3技术要求当前,世界公认的泵用先进标准 API 61020
6、10 石油石化及天然气工业用离心泵,国产化急冷油泵也参考该标准作为研发的技术要求。额定点扬程、效率不允许有负偏差,扬程允差 03%;额定功率性能允差在垣4%;距声源 1 m 处声压值不大于85 dB(A);工厂试验轴承箱油池温度不超过 80 益,油池温升不超过 39 益;额定汽蚀余量不允许有正偏差;关死点扬程不允许超过规定值;同时要求与现装置的 3 台急冷油泵任一台并联运行,实现互为备用。摘要:首台大型乙烯装置国产急冷油泵的研发和安全运行,标志着我国已具备大型乙烯装置急冷油泵研发设计和制造能力,打破了国外公司在该领域的技术垄断,使新建或改造的大型乙烯装置可以有更多选择,有效提升中国石油乙烯装置
7、的整体市场竞争力。关键词:乙烯装置;急冷油泵;国产化;耐磨中图分类号:TE964文献标识码:BDOI:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.24大型乙烯装置急冷油泵国产化研发与应用李博源(中国石油大庆石化公司化工一厂,黑龙江大庆163700)輩輷设备管理与维修2023 翼10(下)技术关键点解决方案及特点、应用现状水力性能水力设计与 CFD 水力分析(优秀的水力模型分析)产品耐磨性耐磨工艺(HVOF,验证硬化层硬度逸60 HRC)机械密封的可靠性适当的密封冲洗方案(静止型金属波纹管密封、PLAN 32+53A,国内已有多套业绩)泵壳的可靠性壳体强度分析(高温工况
8、下应力分析);结构设计(中心支撑、壁厚余量、加强筋板)转子的可靠性转子应力分析(强度验证)机组振动稳定性(工厂试验验证);泵的模态分析(整机模态仿真分析);轴的设计及工艺过程控制长期稳定运行保护机组监测及辅助系统的配套(轴振测温监测系统、冷却系统)表 1急冷油泵设计、生产、制造的技术关键点大庆石化化工一厂乙烯车间急冷油泵的设计扬程 120 m,效率 88%,汽化压力 0.074 MPa,额定流量 3267 m3/h,转速 1475 r/m,功率 1500 kW。4设计与制造特点4.1主体材料耐磨性的保证叶轮和壳体采用耐磨工艺方法,可以有效防止口环处焦炭颗粒的磨损。通过对两家喷涂技术供应商技术验
9、证、6 件喷涂样件对比、6 组结合力验证样件检验,最终确定喷涂技术主要特性满足项目应用要求:淤涂层外观均匀,无划痕和裂纹;于轮口环变形量满足设计要求;盂喷涂加工面 PT(Penetrant Testing,渗透检测)检验无缺陷,满足设计要求;榆喷涂层厚度满足设计要求;虞喷涂层硬度不小于 62 HRC,满足工艺要求;愚口环镶装后涂层完好,满足装配要求;舆体口环和叶轮,均匀加热至 300 益,喷涂层完好,满足设计要求;余喷涂层结合力不小于 40 MPa,满足设计要求。4.2水力模型设计该水力模型为高效水力模型设计,采用大流量、高扬程水力设计,能够满足与现场原有进口泵并联运行要求。通过相关试验,可以
10、得出以下结论:淤通过两组不同叶片数水力模型设计,4 次 CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体动力学)模拟分析,国产急冷油泵额定点效率达到 88.3%,满足项目效率要求;于流量扬程曲线与现场进口急冷油泵曲线(曲线斜率 1.17)相近,满足并联运行要求。4.3主机泵振动性能的保证主机泵采用大轴径转子抗轴振动设计和壳体抗振动设计,确保设备的振动性能。(1)泵组模态分析。根据运行工况,分别对整机及转子进行模态分析:整机一阶固有频率为 58.624 Hz,与转频(24.58 Hz)有 20%以上的安全间隔,满足 API 6102010 的设计要求;转子横向一阶固有频
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