加氢裂化装置液力透平运行分析

张鹏

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，為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。优化方案：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。