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摘 要：针对天津石化炼油部大量使用离心油泵的实际使用情况，如何改变泵的工况点提高泵运行效率并且又能满足企业实际的生产要求，提出了改进方案，并就甲苯塔回流泵进行具体改造设想及效能测算，最终目标实现泵的节能优化。
关键词：切割;叶轮;比转速;离心泵
中图分类号：TH31 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0182-01
1 引 言
中石化天津分公司100万t/年乙烯及配套项目新建100万t/年重整抽提装置以新建1000万t/年常减压装置生产的直馏重石脑油、新建180万t/年加氢裂化装置生产的加氢裂化重石脑油和乙烯装置生产的加氢乙烯裂解汽油（C6～C8馏分）为原料，主要生产苯、甲苯、混合二甲苯和高辛烷值汽油調合组分C9+馏分油，副产重整氢气、C5馏分油、抽余油、液化石油气、燃料气等。
精馏单元是通过苯塔和甲苯塔将来自抽提蒸馏单元A、B两个系列的混合芳烃分离成苯、甲苯和重芳烃产品，其中甲苯塔回流泵（P-605）是输送物料关键机泵，如何提高其效率，降低其能耗，是提高整个生产能耗的关键一环。
2 离心泵节能方法
目前，离心泵优化设计方法主要是将泵的基本流动理论与计算流体力学优化方法相结合，从考虑水力损失最低着手，在保证效率最高的条件下，寻求不同的流动和几何参数的组合，最终获得具有优良性能的离心泵。由于传统数学优化方法存在一些缺陷，而且我国在泵设计、优化领域的整体水平要低于国外发达国家，现有的优化方法也是较为传统的几种方法，且优化目标多为单一目标优化，优化效果并不显著。对离心泵工况的调节方法主要包括以下几种：
（1）变速调节;
（2）变径调节;
（3）变阀调节;
（4）变角调节;
（5）分流调节。
在实际生产中，能体现节能优化，同时具有可操作性的方法是变速调节及变径调节，以下主要以变径调节来论述。
通过叶轮切割改变离心泵工况的方法：
提高泵的转速，可减少叶轮的直径、减少叶轮级数，从而减少泵的重量、体积。但转速过高，同时也加大了对机封、转动部件的磨损影响。考虑到资金投入回报率的问题，并不是给每台电动机都装上变频调节器。变频器的价格非常昂贵，它与电动机的额定功率成正比，据沧州石化使用情况为每10kW的功率投入资金为10000元。炼油厂的泵大多数情况在流量稳定条件下运行，这与自来水厂的离心泵的流量每时每刻变化有所不同。
将离心泵叶轮切割，可以改变水泵的性能曲线，叶轮外径的大小将直接影响泵的性能参数，离心泵在转速固定的条件下，如果管路系统压力过高即叶轮外径偏大的情况下，可采用叶轮切削的方法降低系统压力，这种方法非常简单并且实用可靠，是现阶段我国炼油企业中广泛使用的节能增效的方法。
3 甲苯塔回流泵叶轮切削改造设想及方案
3.1 机泵基础数据及实际运行数据采集
甲苯塔回流泵型号为EAP980K3-315，设计流量110.9m3/h，设计扬程H设=99m，转速n=2950r/min，其叶轮直径D=285mm。甲苯塔回流泵管路系统中介质甲苯在温度100℃密度ρ=782kg/m3。此泵由甲苯塔回流罐D-604抽出，稳定运行时质量流量为64t/h，其中33t回流至塔C-602，剩余31t出装置送往罐区。机泵正常稳定运行时体积流量Q操体=81.84m3/h，回流支路的调节阀开度为50%，出装置支路的调节阀开度为66%。电动机额定转速n=2875r/min，电动机额定功率N额定=45kW。查操作规程及现场测量知，甲苯塔回流泵（P-605）的吸液面位高H吸液面=12m，为常压;汇入C-602支路的排液面位高为59m，压力为0.05MPa。
3.2 改造方案
泵型号为EAP980K3-315，叶轮直径为285mm，按照离心泵叶轮的允许最大切割量与比转速ns有关，确定切削的最小叶轮直径为D′=285×0.85=242.25mm。按照泵的极限工况流量110m3/h进行切割，利用叶轮切屑定律，最小叶轮外径为267.95mm，圆整为270mm。对该泵的叶轮切削采用由外逐内逐步切削的切削方法，不保留叶轮的前后盖板，先切削到叶轮直径的圆整值为D2=275mm，然后进行离心泵的运行分析，如果还有切削的潜力，可进一步对叶轮进行切削，直到叶轮直径圆整值为D2=270mm，这种逐步切削的方法不但减少了叶轮切削的风险性，也便于分析切削叶轮这种节能方案的可推广性。
所以按照D2=270mm改造叶轮。改造后的管路特性曲线如图1所示。
4 改造效果及节能计算
流量为81.84m3/h时节约的功率：
（1）改造前Q=81.84m3/h，H=123m，η=64%;
（2）改造后Q=81.84m3/h，H=110.39m，η=64.3%。
所以在流量为81.84m3/h时节约的轴功率：
△N=■（■-■）=■■-■=3.57kW
从上面的计算式可以看出叶轮改造后能节约功率为3.57kW;
节约的能量所占百分比%=■=■=10.67%。
假设P-605一台泵一年运行8760h，每年可节约用电31273.2度电。
收稿日期：2018-12-10
关键词：切割;叶轮;比转速;离心泵
中图分类号：TH31 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0182-01
1 引 言
中石化天津分公司100万t/年乙烯及配套项目新建100万t/年重整抽提装置以新建1000万t/年常减压装置生产的直馏重石脑油、新建180万t/年加氢裂化装置生产的加氢裂化重石脑油和乙烯装置生产的加氢乙烯裂解汽油（C6～C8馏分）为原料，主要生产苯、甲苯、混合二甲苯和高辛烷值汽油調合组分C9+馏分油，副产重整氢气、C5馏分油、抽余油、液化石油气、燃料气等。
精馏单元是通过苯塔和甲苯塔将来自抽提蒸馏单元A、B两个系列的混合芳烃分离成苯、甲苯和重芳烃产品，其中甲苯塔回流泵（P-605）是输送物料关键机泵，如何提高其效率，降低其能耗，是提高整个生产能耗的关键一环。
2 离心泵节能方法
目前，离心泵优化设计方法主要是将泵的基本流动理论与计算流体力学优化方法相结合，从考虑水力损失最低着手，在保证效率最高的条件下，寻求不同的流动和几何参数的组合，最终获得具有优良性能的离心泵。由于传统数学优化方法存在一些缺陷，而且我国在泵设计、优化领域的整体水平要低于国外发达国家，现有的优化方法也是较为传统的几种方法，且优化目标多为单一目标优化，优化效果并不显著。对离心泵工况的调节方法主要包括以下几种：
（1）变速调节;
（2）变径调节;
（3）变阀调节;
（4）变角调节;
（5）分流调节。
在实际生产中，能体现节能优化，同时具有可操作性的方法是变速调节及变径调节，以下主要以变径调节来论述。
通过叶轮切割改变离心泵工况的方法：
提高泵的转速，可减少叶轮的直径、减少叶轮级数，从而减少泵的重量、体积。但转速过高，同时也加大了对机封、转动部件的磨损影响。考虑到资金投入回报率的问题，并不是给每台电动机都装上变频调节器。变频器的价格非常昂贵，它与电动机的额定功率成正比，据沧州石化使用情况为每10kW的功率投入资金为10000元。炼油厂的泵大多数情况在流量稳定条件下运行，这与自来水厂的离心泵的流量每时每刻变化有所不同。
将离心泵叶轮切割，可以改变水泵的性能曲线，叶轮外径的大小将直接影响泵的性能参数，离心泵在转速固定的条件下，如果管路系统压力过高即叶轮外径偏大的情况下，可采用叶轮切削的方法降低系统压力，这种方法非常简单并且实用可靠，是现阶段我国炼油企业中广泛使用的节能增效的方法。
3 甲苯塔回流泵叶轮切削改造设想及方案
3.1 机泵基础数据及实际运行数据采集
甲苯塔回流泵型号为EAP980K3-315，设计流量110.9m3/h，设计扬程H设=99m，转速n=2950r/min，其叶轮直径D=285mm。甲苯塔回流泵管路系统中介质甲苯在温度100℃密度ρ=782kg/m3。此泵由甲苯塔回流罐D-604抽出，稳定运行时质量流量为64t/h，其中33t回流至塔C-602，剩余31t出装置送往罐区。机泵正常稳定运行时体积流量Q操体=81.84m3/h，回流支路的调节阀开度为50%，出装置支路的调节阀开度为66%。电动机额定转速n=2875r/min，电动机额定功率N额定=45kW。查操作规程及现场测量知，甲苯塔回流泵（P-605）的吸液面位高H吸液面=12m，为常压;汇入C-602支路的排液面位高为59m，压力为0.05MPa。
3.2 改造方案
泵型号为EAP980K3-315，叶轮直径为285mm，按照离心泵叶轮的允许最大切割量与比转速ns有关，确定切削的最小叶轮直径为D′=285×0.85=242.25mm。按照泵的极限工况流量110m3/h进行切割，利用叶轮切屑定律，最小叶轮外径为267.95mm，圆整为270mm。对该泵的叶轮切削采用由外逐内逐步切削的切削方法，不保留叶轮的前后盖板，先切削到叶轮直径的圆整值为D2=275mm，然后进行离心泵的运行分析，如果还有切削的潜力，可进一步对叶轮进行切削，直到叶轮直径圆整值为D2=270mm，这种逐步切削的方法不但减少了叶轮切削的风险性，也便于分析切削叶轮这种节能方案的可推广性。
所以按照D2=270mm改造叶轮。改造后的管路特性曲线如图1所示。
4 改造效果及节能计算
流量为81.84m3/h时节约的功率：
（1）改造前Q=81.84m3/h，H=123m，η=64%;
（2）改造后Q=81.84m3/h，H=110.39m，η=64.3%。
所以在流量为81.84m3/h时节约的轴功率：
△N=■（■-■）=■■-■=3.57kW
从上面的计算式可以看出叶轮改造后能节约功率为3.57kW;
节约的能量所占百分比%=■=■=10.67%。
假设P-605一台泵一年运行8760h，每年可节约用电31273.2度电。
收稿日期：2018-12-10