大型催化裂化裝置主風(fēng)機組啟動影響因素及啟動方法探討

陸 杰

（中海石油寧波大榭石化有限公司機動部，浙江 寧波315812）

0 引言

對于大型催化裂化裝置主風(fēng)機而言，在進行設(shè)計時，需要分析影響機組啟動的因素，綜合各個煉油廠的情況來選擇合理的啟動方式。下面筆者就針對大型催化裂化裝置主風(fēng)機組的啟動方法進行深入的分析。

1 機組的幾種啟動方式

目前，機組啟動方式主要有軟啟動、變頻啟動、降壓啟動、直接啟動4種。

（1）軟啟動是使用不同手段來控制三相反并聯(lián)閘管導(dǎo)通角的一種啟動方式，軟啟動器的輸出是一個平滑的升壓過程，其輸出過程不改變頻率。該種啟動方式在各種系統(tǒng)中都有著廣泛的應(yīng)用，有著啟動簡單、價格低廉的優(yōu)勢，但是軟啟動轉(zhuǎn)矩小，不適用于重載啟動的大型電機。

（2）變頻啟動是通過改變輸出電壓與頻率來改變電機運行曲線的一種啟動方式，該種啟動方式可以使電機以較小的啟動電流獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，適合啟動重型負(fù)載。變頻器具有調(diào)壓、調(diào)頻、穩(wěn)壓、調(diào)速等基本功能，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但高壓變頻器因價格高、占地大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護不便等因素，其應(yīng)用范圍也受到了一定的限制。

（3）降壓啟動也是機組常用的啟動方式，但是該種啟動方式需要犧牲功率并配置自偶變壓器等較貴的設(shè)備，因此，其使用范圍受到了一定的限制。此外，降壓啟動對于電網(wǎng)電壓的要求也較高，因此，多應(yīng)用于鼠籠型電機中，不適合啟動大型機組。

2 影響機組啟動的因素

機組啟動時間可以按照以下方式進行計算：

其中，t、K、J、n0、n1、Dn、Me分別代表電機的啟動時間、常數(shù)、機組的轉(zhuǎn)動慣量、電機額定轉(zhuǎn)速、電機投入轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速增加值以及剩余力矩。由該公式可以看出，影響大型催化裂化裝置主風(fēng)機組啟動的因素包括機組轉(zhuǎn)動慣量及啟動阻力矩、電機投入轉(zhuǎn)速及驅(qū)動力矩。

3 改善大型催化裂化裝置主風(fēng)機組啟動工況的對策

3．1 減小機組軸系的轉(zhuǎn)動慣量

機組轉(zhuǎn)動慣量與啟動時間之間是正比關(guān)系，且轉(zhuǎn)動慣量對于機組啟動時間的影響比較大，考慮到這一因素，在進行設(shè)計及操作時，需要采取科學(xué)有效的措施來減小機組的轉(zhuǎn)動慣量。具體措施如下：

3．1．1 在啟動時將煙氣輪機切除

在機組啟動時，其煙氣輪機是不會做功的，但是阻力矩與轉(zhuǎn)動慣性會占據(jù)一定的比例，如果可以在啟動時將煙氣輪機切除，就能夠有效解決機組的啟動問題。有關(guān)研究顯示，煙氣輪機轉(zhuǎn)動慣量占整個機組運行慣量的30%～35%，啟動阻力矩則占整個阻力矩的25%～35%，使用單向離合器就能夠有效改善阻力矩與啟動慣量，該模式已經(jīng)在很多機組中得到了廣泛的應(yīng)用。

3．1．2 使用轉(zhuǎn)動慣量小的單機

軸系轉(zhuǎn)動慣量是機組中不同部件與單機運行情況的疊加效果，其對機組轉(zhuǎn)動慣量值有著直接的影響，不同廠商制造的主風(fēng)機轉(zhuǎn)動慣量會存在一些差別。選擇主風(fēng)機時，需綜合機組運行可靠性與經(jīng)濟性進行，同時兼顧機組的轉(zhuǎn)動慣量。

3．2 減小機組的啟動阻力矩

機組的啟動時間和啟動阻力矩成正比關(guān)系，在進行設(shè)計時應(yīng)該適當(dāng)?shù)販p小機組的啟動阻力矩，這樣即可有效縮短主風(fēng)機啟動時間。啟動阻力矩主要由主風(fēng)機／煙機鼓風(fēng)損失、齒輪嚙合損失、機組單機軸承摩擦損失以及聯(lián)軸節(jié)損失幾個部分組成，其中，鼓風(fēng)損失對于機組運行的影響是最大的。要減小機組的阻力矩，采取科學(xué)的措施減小風(fēng)機的減荷載系數(shù)即可。減荷載系數(shù)與入口碟閥的開度有著密切的關(guān)系，如果想要達到良好的效果，可將碟閥控制在5°，這樣能夠保障機組順利啟動，在關(guān)小碟閥時需要注意吸癟風(fēng)機入口位置的補償器，并在機組達到額定轉(zhuǎn)速之后再將碟閥開大。

此外，還可以減小煙機鼓風(fēng)損失。影響煙機鼓風(fēng)損失的因素是多種多樣的，主要有煙盤的輪盤直徑、葉片高度、轉(zhuǎn)速等，在以上因素中，輪盤直徑對于機組運行的影響是最大的。有關(guān)研究顯示，雙機煙機鼓風(fēng)損失為煙機額定功率的8%～10%，單機煙機鼓風(fēng)損失則為5%～6%，在進行設(shè)計時，可以根據(jù)這一比例計算出煙機的鼓風(fēng)損失情況，再采取科學(xué)的管控措施。

3．3 增大電機啟動力矩

大啟動力矩電機機組軸系的轉(zhuǎn)動慣量相對較大，但是堵轉(zhuǎn)電流的倍數(shù)則較低，在條件許可的情況下，可以適當(dāng)增加電機的啟動力矩。目前，該種方式已經(jīng)在各大型催化裂化裝置的主風(fēng)機中得到了一定程度的應(yīng)用，也取得了良好的效果。

3．4 使用其他方式來啟動主風(fēng)機組

3．4．1 使用電機來啟動機組

使用電機來啟動機組可以有效提升機組轉(zhuǎn)速，電機的最大轉(zhuǎn)矩和最大扭矩位置有著直接的關(guān)聯(lián)，與轉(zhuǎn)子繞組電阻值并無關(guān)系，考慮到這一因素，就能夠?qū)⒗@線式電機的特性充分地利用起來，使用連續(xù)切小轉(zhuǎn)子電阻來調(diào)整電機啟動的滑差與轉(zhuǎn)矩，提高包絡(luò)線的轉(zhuǎn)矩，這樣就可以得出相關(guān)的 輸出特性曲線。除此之外，還需要考慮到串接轉(zhuǎn)子電阻問題，采用合理的措施減小轉(zhuǎn)子發(fā)熱量，延長機組的允許啟動時間。

3．4．2 使用煙機來啟動機組

由于各種因素的限制，如果機組不能正常啟動，就可以使用煙機來進行啟動，但是在啟動前需要進行備機，保證煙氣催化劑的量。如果使用備用主風(fēng)機，風(fēng)量是很難滿足裝置運轉(zhuǎn)需求的，裝置的溫度、壓力與流量也會與煙機設(shè)計參數(shù)產(chǎn)生一定的區(qū)別，因此，必須要根據(jù)煙機變工況進行分析和計算，只有得出具體的功率，才能夠有效保障機組的科學(xué)運轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

總而言之，影響大型催化裂化裝置主風(fēng)機組啟動的因素是多種多樣的，且不同煉油廠的運行環(huán)境也有著一定的差別，為了保障機組的正常運行，需要根據(jù)機組的運行狀態(tài)對啟動工況進行有針對性的優(yōu)化。

［1］李盡亮．大型催化裂化裝置主風(fēng)機組啟動影響因素及啟動方法的探討［J］．煉油設(shè)計，2002（6）