煉油企業(yè)的人們常說，煉油就是煉設備，設備的重要性不言而喻。對于煤制油企業(yè)來說，復雜的工藝技術流程對設備的要求更高。十多年前，國家能源集團化工公司建成的世界首套百萬噸級煤直接液化生產(chǎn)裝置，曾經(jīng)好多設備來自進口。為解決設備卡脖子問題并降低建設和運營成本，煤制油化工人始終堅信“中國人一定能，中國設備一定行”，勇闖設備國產(chǎn)化難關，走出了一條設備國產(chǎn)化的自主創(chuàng)新之路。
2021年，化工公司在把握機遇中實干前行，在攻堅克難中開拓進取，開展設備技術攻關、國產(chǎn)化應用改造及修舊利廢工作112項，節(jié)約費用約6000萬元，推動煤直接液化裝備技術水平不斷進步，裝置運行效率不斷提升，交出了一份厚重提氣的成績單。
打破封鎖，探索反應器循環(huán)泵自主維修
如果將煤液化裝置比作一個鋼鐵巨人，那么反應器循環(huán)泵就是這個巨人的心臟。由于煤直接液化工藝具有高溫高壓、介質(zhì)復雜且流速快等特性，對循環(huán)泵的泵殼和泵體密封面及密封墊片會有不同程度損傷。
反應器循環(huán)泵采用進口的電機油浸式離心泵，出于技術保護原因，廠商提供的技術資料寥寥無幾且不包含設備核心數(shù)據(jù)。同時該型反應器循環(huán)泵在國內(nèi)應用屈指可數(shù)，無任何維修經(jīng)驗可循，設備維護只能依托外方專家親自到現(xiàn)場進行指導，維護費用居高不下。
受新冠疫情影響，在2021年度大檢修期間，外方專家不能按期入境到場，而循環(huán)泵泵殼密封面的維修工作在鄂爾多斯煤制油尚屬首次。如何解決密封面磨損問題成為擺在煤制油人面前的一個大難題，從零開始、自主維修、自主攻關成為了他們執(zhí)著前進的方向。
知之非艱，行之惟艱。困難再次激發(fā)了煤制油化工人敢為人先、主動而為的秉性。他們以問題為導向成立了由機械、電氣、儀表等專業(yè)組成的技術攻關團隊，通過召開專題會進行論證、評估，參考已有的圖紙資料和歷次檢修數(shù)據(jù)，充分利用現(xiàn)場加工、精密測繪相關資源，嚴格控制現(xiàn)場測繪和加工精度，經(jīng)過10個晝夜的奮戰(zhàn)，高效完成了反應器循環(huán)泵殼體、泵體密封面的自主修復工作。通過對修復后的密封面各部尺寸進行研究推演，創(chuàng)造性的對原密封墊片進行了升級，和對循環(huán)泵安裝的原墊片間隙值進行模擬和修正，優(yōu)化了螺栓受力和密封性能。煤液化兩臺反應器循環(huán)泵安裝投用后，密封面零泄漏，達到歷次開車最佳狀態(tài)，實現(xiàn)了一次開車成功并安穩(wěn)運行。
此外，在檢修期間，公司技術攻關團隊還利用現(xiàn)有技術資料，在充分分析反應器循環(huán)泵雙變頻控制系統(tǒng)歷年運行和檢修數(shù)據(jù)的基礎上，對控制系統(tǒng)內(nèi)49種關鍵電器元件和533個單體元件進行了自主更新調(diào)試，優(yōu)化了雙變頻控制系統(tǒng)設置，并自主完成了后臺監(jiān)控功能的組態(tài)調(diào)試和雙變頻控制系統(tǒng)二次控制回路修改完善相關工作，大幅提升了系統(tǒng)運行的安穩(wěn)性。
此次探索嘗試，使化工公司掌握了反應器循環(huán)泵密封面修復和雙變頻控制系統(tǒng)改造技術，填補了國內(nèi)技術空白，大幅降低了維修費用，也成為煤制油化工人勇于挑戰(zhàn)進口設備檢修技術難題的經(jīng)典案例，意義深遠。
圖為煤液化四聯(lián)合裝置
創(chuàng)新改造，實現(xiàn)膜分離壓縮機節(jié)能新突破
經(jīng)過多年努力，煤直接液化領域的重要裝備國產(chǎn)化攻關不斷取得突破。但是與國外同行相比，重大裝備及關鍵部件技術攻關工作依然任重道遠。
膜分離壓縮機是煤液化裝置的核心設備之一，屬于兩列對稱雙缸雙作用往復式壓縮機，生產(chǎn)中執(zhí)行兩開一備，其主要作用是將膜分離系統(tǒng)提純后的氫氣經(jīng)過壓縮加壓送至反應系統(tǒng)，提供煤液化反應所需氫氣。在正常生產(chǎn)期間，始終有一臺壓縮機處于低負荷狀態(tài)，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，一方面易造成曲軸受力不均，總排氣量只能通過出口返入口的調(diào)節(jié)閥來控制，不利于調(diào)節(jié)閥的長周期運行；另一方面，壓縮后多余的氣體又返回入口重復壓縮，消耗大量無用功。
設計不合理、工藝有瑕疵、能耗高居不下……面對一個接一個的難題，煤制油化工人毅然選擇對壓縮機進行無級氣量調(diào)節(jié)改造，以此實現(xiàn)膜分離壓縮機的安全、節(jié)能、可控運行。
對于往復式壓縮機而言，傳統(tǒng)的氣量調(diào)節(jié)方式雖然能有效調(diào)節(jié)所需氣量，但都是在壓縮機耗能做功之后來實現(xiàn)氣量控制，屬于“勞而無功”的調(diào)節(jié)。無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)屬于新型調(diào)節(jié)方式，可實現(xiàn)壓縮機從30%至100%的無級氣量調(diào)節(jié)，按需輸送定量壓縮氣體，避免驅(qū)動電機做無用功，節(jié)約電能。
此項改造前后的差距有多大？在大多數(shù)人眼里僅僅是應用新設備的細微差異，但在專業(yè)人員眼里，它代表著膜分離壓縮機運行質(zhì)的變化，可減少能耗、大幅降低故障率，助力壓縮機穩(wěn)定運行。
而每項技術改造都會面臨“水土不服”的風險。無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在化工公司煤制油為首次應用，沒有任何運行經(jīng)驗可借鑒，在試運行階段中曾出現(xiàn)吸氣閥工作異常、液壓執(zhí)行器控制電路板運行異常、控制油壓異常等問題。明知山有虎偏向虎山行，遭遇挫折的煤制油人并沒有退縮，積聚力量繼續(xù)攻關，結(jié)合圖紙不斷改善產(chǎn)品設計，強化生產(chǎn)過程的精心監(jiān)控，拿著“放大鏡”尋找設備瑕疵，積極分析原因、查找對策，通過細致排查整改，實現(xiàn)了從壓縮機機組零部件到整機試車檢驗的全過程質(zhì)量管理。
自煤直接液化裝置本周期開工運行以來，膜分離壓縮機無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)就像馴服的野獸，脾氣變得柔和穩(wěn)定，相關參數(shù)符合工況要求，調(diào)節(jié)閥故障問題得以有效解決，機組節(jié)能運行效果明顯，同時提高了操作自控率，為裝置長周期穩(wěn)定運行提供了重要保障。
潛心攻關，穩(wěn)步推動氣化核心設備國產(chǎn)化
對于煤制油化工人來說，設備國產(chǎn)化攻關就像是釘釘子，需要一錘一錘接著敲，一顆一顆牢牢釘，堅持下去，必然會讓裝置安穩(wěn)運行的基礎更加牢固。
煤直接液化裝置所需的大部分氫氣來自煤制氫裝置，而煤制氫裝置的核心——氣化裝置采用了激冷流程，其激冷氣壓縮機K1301自然是流程中的關鍵機組，可謂重中之重。過去它采用的是進口離心壓縮機，2020年，經(jīng)過設備專業(yè)技術攻關，自主完成了壓縮機轉(zhuǎn)子部分的國產(chǎn)化擴能改造。而激冷氣壓縮機驅(qū)動側(cè)的高壓變頻設備已運行十余年，在機組擴能后更是出現(xiàn)了整流變壓器容量不足、長期高溫告警運行、內(nèi)部繞組絕緣效能下降等一系列問題。
尤其是整體封裝進口自國外的整流變壓器需要維修，如果要進行原品牌購置替換，面臨高額的采購費用、漫長的供貨周期、狹小的安裝空間等諸多制約因素。為了打破僵局，2021年化工公司煤制油的機電儀專業(yè)攻關團隊決定開辟整流變壓器國產(chǎn)化新路。
國產(chǎn)化之路必然是困難重重，首先，原機配套整流變壓器重約7噸，且空間占位大，建設期未設計吊離通道，怎么布置？如何吊運？其次，原機整流變壓器封裝并柜布置，國產(chǎn)化之后分體設計如何連接？是否可靠？同時，國產(chǎn)化后的整流變壓器溫控系統(tǒng)、接線觸點、散熱系統(tǒng)、輔助電源配置都需要與原機封裝整流變功能一致，能否匹配？是否兼容？
為了在時間緊、任務重的情況下交出滿意答卷，攻關團隊早早籌劃土建改造、承重核算、吊裝模擬，反復推敲施工過程，盯住檢修期，以增容改造為出發(fā)點，以國產(chǎn)化應用為切入點，以穩(wěn)定可靠為落腳點，多專業(yè)多方面對接，通過多途徑比選，擇優(yōu)敲定國產(chǎn)化方案，多措并舉最終按期完成機電儀聯(lián)調(diào)并安全交付，實現(xiàn)了整流變壓器全部主材、輔材、配件、溫控、散熱系統(tǒng)的國產(chǎn)化。
機組投用的那一刻，攻關團隊人員的喜悅、感慨之情奔涌而出。國產(chǎn)化整流變壓器運行平穩(wěn)，各項電氣指標無一異常，溫控系統(tǒng)工作正常，負載轉(zhuǎn)速提升至額定后，整流變壓器的監(jiān)測溫度指示由高溫告警時期的110℃大幅下降到了50℃左右，機組可以完全發(fā)揮擴能效果，為裝置的安穩(wěn)運行提供了堅實保障。同時，此項改造為重要電氣裝備的國產(chǎn)化攻關錘煉了隊伍、積累了寶貴經(jīng)驗。
惟創(chuàng)新者進，惟創(chuàng)新者強，惟創(chuàng)新者勝。這里的創(chuàng)新步伐從未停止?；す痉e極貫徹落實習近平總書記視察榆林化工重要講話精神，把加強科技創(chuàng)新作為最緊迫任務，加快關鍵核心技術創(chuàng)新，通過對關鍵設備運行難題進行攻堅，強化創(chuàng)新管理，加大研發(fā)深度，尋求大型機組性能新突破，逐步推動裝置整體增效升級，將創(chuàng)新工作不折不扣落到了實處，為煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展積蓄強勁動能。
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