国内炼化一体化项目往复式设备一般分为泵和压缩机,往复式泵又包含:计量泵、隔膜泵、柱塞泵等。往复式柱塞泵主要适用于小流量,高扬程的工艺条件。国内部分加氢装置注水泵以及渣油装置冲洗油泵一般采用往复式柱塞泵,处理量在30万吨/年以下的加氢装置进料泵也一般采用往复式柱塞泵。同理,往复式压缩机主要用于小流量,大压缩比的工艺条件。加氢装置的新氢压缩机、处理量较小的循环氢压缩机,以及压缩比相对较大的循环氢压缩机一般选用往复式压缩机。本文主要阐述结构复杂、易损件较多的柱塞式往复泵以及往复式压缩机。
工艺流程上的柱塞式往复泵一般为一用一备,在用设备出现故障时,可切换至备用设备。国内的流程设计一般分为两种情况,情况一:两台柱塞式往复泵的压控线共用一条压力控制线;情况二:每台柱塞式往复泵的压控线单独设置,有两个角阀,如图1所示。
如果工艺流程不能有任何中断,为了平稳切换,需要每台泵的压控线单独设置,否则在切泵过程中,两台泵共用一条压控线,不仅不能保证工艺流量的稳定,还极有可能导致泵出口安全阀超压起跳。如果工艺流程允许有短时间的中断,两往复泵的压控线可共用一条,按照先停在用泵后启备用泵的顺序进行切换操作。
国内加氢装置新氢压缩机一般设计为往复式压缩机,n用1备;循环氢压缩机一般为离心式压缩机,无备用机。但是在处理量较小的加氢装置,以及压缩比相对较大的工艺条件下,循环氢压缩机一般选用往复式往复压缩机。
(1)柱塞式往复泵的技术协议一般会要求供应商根据 API 674 的要求进行脉动分析,并给出管道脉动抑制方案。对于成熟的装置,有类似应用业绩的往复泵可选择方法1通过采用优良的管道布置和支架固定原则,富余的吸入压力(NPSHA)和使用脉动控制设备,该方法不需要泵和泵系统的声学模拟。对于新建装置,无成熟管道布置及支架固定经验,通常需要选择方法2利用成熟的声学模拟技术开发出来的脉动控制器连同管道和支架系统(管夹设计和间距)的机械分析达到振动响应的控制。
因此在技术谈判时需要根据实际情况以及设计院的要求,明确脉动分析的方法以及脉动分析范围。
(2)因柱塞式往复泵具有脉动大的特点,除了根据脉动分析的结果合理设置固定支撑外,更重要的是根据工艺条件选择合适的泵型,主要由以下几个方面:
a.根据额定流量选择最佳的泵型,泵处于高效工作点;
b.在额定流量点选择转速较低(柱塞线速度较小)的泵,最大限度降低柱塞的磨损以及泵的振动频率;
c.选择合适的蓄能器,柱塞式往复泵的流量随曲轴转动会使系统产生周期性的振动。装设的蓄能器,可以吸收脉动压力和流量中的能量,当瞬时流量高于平均流量时能量被蓄能器吸收,当低于平均流量时由蓄能器补充,从此降低了脉动,降低了对管线和设备的损坏。胶囊式蓄能器的充气压力应为操作压力的60%,机械免维护式蓄能器可不用充压。
往复式压缩机的技术协议一般会要求供应商根据管路脉动和机械分析按照API 618方法3,分析从压缩机上游买方第一个大容器到压缩机下游买方第一个大容器。脉动分析需要考虑无级调节系统的流量调节。有无级调节系统的压缩机需要考虑30%-40%-50%等多种负荷下流量的分析。同时考虑单机运行以及多机并联运行时的各种工况。
往复式压缩机机作为一个系统,除主机外还包含:电机、盘车器、注油器、油站、水站、出入口缓冲罐、水冷器等辅机。主机与辅机的地脚螺栓,主机与辅机之间的管线以及辅机的支撑等均需明确,确保是一个完整的系统,防止设备到货后不能及时安装。
因此在技术谈判时需要根据实际情况以及设计院的要求,明确脉动分析的方法以及脉动分析范围,特别是新氢压缩机和循环氢压缩机均是往复式压缩机,且分属两家供应商。这就要求两个压缩机厂家对机组的出口管道进行相应的脉动分析,明确供货范围,配件类型以及分供商,确保无遗漏管件等附属设施。
往复式设备因工作强度大,工作环境恶劣,易损件较多,生产维护较复杂,因此设备选型时需特别注意各供应商易损件的选型。
填料、密封圈、阀芯弹性元件等均属于往复泵的易损件,在设备选型时必须要考虑操作工况(温度、压力、介质),可能出现的异常情况,工艺操作发生变化时是否含有腐蚀性介质。调研供应商在同种工况中是否有业绩,寿命能否达到8000小时。
气阀、活塞杆填料、活塞环是往复压缩机3大易损件,活塞杆填料、活塞环目前材料技术比较成熟,使用寿命普遍可以满足8000小时,而气阀工作环境恶劣,强度大,如选型不当极易损坏,它又是3大易损件中最容易损坏的部件。
部分压缩机主机厂有自己的气阀,但是并不代表该气阀适用操作工况。因世界上无“万能”阀。
供应商的设备一般需要按照业主及设计院的要求进行设计制造,需要根据工程设计进度逐步提交相关资料,涉及到各专业,资料种类较多,升版也较多,需要定制相应表格,根据什么时间提交、确认、升版、再确认、终版进行跟踪。最终现场施工安装以及DCS、SIS组态需要根据终版资料进行,防止资料不统一造成不必要的损失。可参考表格1格式进行跟踪,跟踪项目以技术协议约定的资料提交项目为准,同时可标配颜色,有问题的涂黄,终版的涂绿。
提交时间 | 提交时间 | |||||||
总之,炼化一体化项目的建设单位应充分认识到往复式设备选型工作对于项目建设的重要性,在往复式设备选型、技术谈判、设备返资的过程中,要求设备专业牵头,工艺、电气、仪表专业配合,明确工作职责和工作标准,保证下一步设备安装、开车工作的顺利进行。