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石化联合企业:精馏塔和管式加热炉

石化驱动设备:隔爆型减速机、电机、制动器与联轴器

石化联合企业与炼油厂全域均为爆炸危险区:碳氢化合物蒸气、重整氢气、硫化氢、芳烃。按 IEC 60079,几乎所有工艺装置均划入 1 区、2 区、21 区或 22 区,因此对电机、制动器、推动器和变频器强制要求防爆——Ex d、Ex e 或组合式 Ex de,温度组别 T3/T4(占绝大部分设备)。此处完全不使用通用型「普通工业」结构:即便是催化剂输送机上的减速电机也须取得 2 区认证,而合成气压缩机电机须为 Ex d IIB+H2 T4。这既改变了选型逻辑,也改变了设备成本与交货周期。

行业典型工况

  • 催化裂化、重整、加氢裂化反应器的搅拌器及底部出料螺旋驱动——30–500 kW 隔爆型 Ex de IIB T4 减速电机
  • 精馏塔和吸收塔的循环泵与回流泵——大批量离心泵和往复泵,功率 11–2 500 kW,配 Ex d IIB T3/T4 驱动
  • 合成气、氢气、乙烯、丙烯工艺压缩机——1–25 MW 高压电驱动,配齿式联轴器和隔爆型出线盒法兰
  • 原料加热管式炉的引风机与鼓风机——200–1 500 kW 电机,经 Ex 防爆变频器调速
  • 催化剂、吸附剂、硫磺及延迟焦化焦炭输送机——配隔爆型制动器和推动器的减速电机
  • 油库与栈台的石油产品装车系统——Ex e/Ex d 起重机驱动和输送泵,具备防静电保护
  • 试剂、缓蚀剂及添加剂供给系统的计量泵和阀门驱动——电气部分为 Ex 防爆的液压站
  • 反应器单元更换催化剂及塔盘检修的起重机——配 Ex 推动器的双制动系统

减速机与减速电机

在石化装置中,减速机本身无需防爆——需防爆的是驱动的电气部分(电机、制动器、行程开关)。因此石化领域大量采用成套供货的减速电机,其 Ex 防爆范围涵盖电机、接线盒、热电阻和制动器,而机械部分为标准型并加强密封以抵御碳氢化合物蒸气扩散。考虑到 S1 连续 24/7 工况,以及在运行工艺流程中无法快速更换设备,服务系数按 1.4–1.8 的裕量选取。

催化裂化装置反应器单元
FCC reactor — agitators and bottom discharge screws are driven by Ex de IIB T4 gearmotors.

催化裂化与加氢裂化反应器搅拌器驱动

同轴式或锥齿圆柱减速电机,配 Ex de IIB T4 电机。反应器在 1–20 MPa、350–500 °C 下运行,故减速机经隔热灯笼座安装于上封头,以保护轴承免受热流影响。采用 BONENG K/HB Ex 系列,配强制油循环和独立 DEO 油冷却器。

电机 Ex de IIB T4(最低),1 区
传动比 25–125,输出扭矩 5–80 kN·m
减速机与反应器封头之间设隔热灯笼座
带过滤和冷却的油泵站
带缓冲介质的双端面机械密封

反应器与再生器的底部出料螺旋

用于从 FCC 和延迟焦化反应器出料催化剂和焦炭的低速减速电机。介质具磨蚀性(催化剂)且高温(螺旋壳体可达 250 °C)。采用圆柱齿轮或行星减速机,加大轴承径向间隙并配耐热 FKM/FFKM 密封。电机为 Ex d IIB T3,功率 30–250 kW。

低输出转速 5–30 转/分
输出轴径向载荷达 200 kN
FKM/FFKM 密封,耐热至 +200 °C
电机 Ex d IIB T3,IP56
服务系数不低于 1.5

催化剂、吸附剂及硫磺输送机

隔爆型锥齿圆柱式(K 系列)通用减速电机。在催化剂再生和硫磺造粒装置上,输送机以「每几分钟满载启动一次」模式运行,需对电机进行加强热计算并校核减速机热工况。制动器为电机非驱动端的 Ex e/Ex d 型,用于固定倾斜带式输送机。

K 系列 7.5–75 kW,传动比 20–80
电机 Ex e IIC T4 或 Ex de IIB T4
Ex 制动器,动作时间 ≤ 0.3 s
输送带卡阻时保护减速机

计量泵及试剂供给系统驱动

0.75–7.5 kW 小型减速电机,用于驱动缓蚀剂、中和剂和添加剂的活塞式与柱塞式计量泵。按 2 区采用 Ex e 或 Ex d 结构。流量调节通过 Ex 防爆变频器或机械变速器实现。

功率 0.75–7.5 kW
电机 Ex e IIC T4 或 Ex d IIC T4(按分区)
适配活塞/柱塞负载(启动扭矩系数 1.5–2)
配 Ex 防爆变频器时调速范围 1:10

开式齿轮减速机及大型塔阀门驱动

蜗轮和行星减速电机,用于驱动大口径工艺管道(DN 600–1 400)上的截止阀。运行频次低,但要求长期停机后仍能可靠动作。所有场合均为隔爆结构,温度低于 −20 °C 时配减速机加热。

自锁传动(蜗轮)或保持制动器
电机 Ex de IIB T4,IP67
冬季启动用箱体加热
Ex 行程开关和限矩联轴器

隔爆型电动机

石化领域的电动机是防爆的关键环节。WOLONG 是 SDS 产品组合中面向该行业的核心品牌:YBX3 和 YBKK 系列覆盖 0.75 kW 至 6 MW,采用 Ex d/Ex de IIB 或 IIC 隔爆结构,温度组别 T3/T4。对于氢气压缩机和重整装置,专门采用 IIB+H2 标志以应对氢气混合物更高的爆炸危险。所有 Ex 电机均按 GOST R 31610(IEC 60079)认证,并持有俄罗斯联邦技术监督局准许在爆炸危险区使用的许可。

石化联合企业精馏塔
Column reflux and circulating pumps — a large fleet of Wolong YBX3 Ex motors from 11 kW to 2.5 MW.

工艺泵电机

数量最庞大的一类——11–2 500 kW 隔爆型 Ex d IIB T4 异步电机,用于驱动石油产品输送、塔循环和回流的离心泵、往复泵及螺杆泵。WOLONG YBX3 系列是石化领域的主力电机:F 级绝缘并按 B 级留热裕量、IP55、滚动轴承寿命 40 000 h、具备 ATEX/IECEx 和欧亚经济联盟认证。6 kV 高压场合采用 YBKK,功率达 6 MW。

Ex d IIB T4(最低),接触氢气/乙炔时为 Ex d IIC T4
F 级绝缘并按 B 级留裕量
IP55,1 区或 2 区结构
适配 Ex 防爆变频器(NEMA MG1 第 31 部分)
绕组和轴承设 Pt100,防冷凝加热

工艺压缩机高压电机

合成气、氢气、乙烯、丙烯压缩机由 WOLONG YKK/YBKK 高压电机驱动,功率 1–25 MW,电压 6 或 10 kV。隔爆结构为 Ex d IIB T4(适用于多数气体)或 Ex d IIB+H2 T4(用于氢气装置)。S1 连续工况,经高压变频器调速,IC81W(水-空气)闭式循环冷却。对配变频器的高压驱动,非驱动端绝缘轴承为强制配置。

功率 1–25 MW,电压 6/10 kV
Ex d IIB T4 或 Ex d IIB+H2 T4
IC81W(水-空气)强制冷却
绝缘轴承,防轴电流保护
振动监测符合 ISO 10816-3 zone B

管式炉引风机及鼓风机电机

原料加热炉(常压和减压蒸馏、重整、加氢精制)需要通风设备——引风机和鼓风机,配 200–1 500 kW 电机。矛盾之处:炉子本身不防爆(内部进行燃烧),而电机及其接线盒必须为 Ex de IIB T3,因为安装在炼油厂的整体爆炸危险区内。经 Ex 防爆变频器调速,相比挡板调节可节能达 30 %。

功率 200–1 500 kW,0.4 或 6 kV
Ex de IIB T3(炉用标准组别)
振动监测,绕组内 PTC 热敏电阻
适配 Ex 防爆变频器
IP55,防焦炭沉积粉尘

装车泵及油库泵电机

储罐区和装车栈台全周界均为 1 区或 2 区。向铁路罐车和公路罐车输送和装车的泵配 WOLONG YBX3 电机,功率 22–315 kW,Ex de IIB T4 结构。此外要求设备接地以导走静电,并采用经认证的填料密封或磁力联轴器替代普通端面机械密封。

Ex de IIB T4,IP55 起
接地及接地连续性监测
绕组防冷凝加热(俄罗斯)
适配磁力联轴器/双端面机械密封

Ex 防爆型工业制动器

石化领域的制动系统较冶金少见,但要求更高:制动器中的任何电液推动器和任何行程开关都必须取得防爆认证。在配有催化剂更换起重机的反应器单元,以及硫磺和焦炭倾斜输送机上,采用 HUAWU 和 ZHONGHAI 制动器,配 Ed-Ex 系列 Ex 推动器。油库门座起重机则采用 JINGU 和 ZHONGHAI 防风制动器,配气动或 Ex 电动松闸。

合成气工艺压缩机
Hydrogen compressor: Wolong YBKK HV motor marked Ex d IIB+H2 T4 with a YONGJING gear coupling.

反应器单元起重机制动器

用于 FCC、重整和加氢裂化反应器更换催化剂的起重机在 2 区运行(爆炸性蒸气间歇存在)。采用双制动方案:工作制动 + 应急电液盘式制动器 HUAWU YPZ2,配 Ed-Ex IIB T4 推动器。断电闭合时间 0.2 s,制动扭矩相对额定起升扭矩留 1.75–2.0 裕量。

推动器 Ex de IIB T4(Ed-Ex 系列)
双套制动器(工作 + 应急)
动作时间 ≤ 0.2 s
制动臂上设 Ex e 行程开关
防护等级 IP55,俄罗斯技术监督局认证

硫磺与焦炭倾斜输送机制动器

配 Ex 电液推动器的块式和盘式制动器在停机时固定输送机,防止在货物重力下自行逆行。环境为硫磺粉尘、碳氢化合物蒸气、氢气。采用 ZHONGHAI YWZ Ex 和 HUAWU YPZ2-Ex 系列,配 Ed-Ex 50–301 推动器。

推动器 Ed-Ex IIB T4,规格 50–301
配耐热衬片的制动块或制动盘
可经 Ex 阀门手动松闸
防硫磺粉尘 IP65 起

工艺卷扬机用 Ex 驱动盘式制动器

塔盘和催化剂篮检修卷扬机采用 JINGU SBD 盘式制动器,配 Ex 驱动。运行为间歇性,但设备处于危险区期间始终保持防爆要求。

制动扭矩 5–80 kN·m
液压或 Ex 电动机械驱动
弹簧闭合(fail-safe 失效保护)
经 Ex 行程开关监测衬片磨损

油库门座起重机防风制动器

露天油库和海运石油产品码头的门座及龙门起重机采用 ZHONGHAI SB-Ex 和 JINGU CWZ-Ex 防风夹轨器。在风速达 35 m/s 时将起重机固定于轨道,由风速仪信号触发或断电触发。在沿海和强阵风地区尤为重要。

风速达 35 m/s 时可固定
电气元件 Ex IIB T4 结构
UPS 备用电源
按风速仪信号自动触发

工艺设备用联轴器

联轴器本身无需防爆——它是被动机械元件。但在配 Ex 电机的驱动系统中,联轴器须与 Ex 法兰兼容,并在轴系不对中发生摩擦时具备防火花结构:采用不发火材料(青铜、含特殊添加剂的铝合金)或不发火金属防护罩。选型按扭矩留 1.5–2 裕量,并按设备预热和管路热变形后的允许轴偏移确定。

石油产品装车栈台
Loading area is a Zone 1/2 hazardous area: pump motors and crane drives in Ex de IIB T4 design.

工艺压缩机齿式联轴器

鼓形双联齿式联轴器 YONGJING GIICL 和 LONGXUAN WGZ 将 1–25 MW 高压电机的扭矩传递至合成气、氢气、乙烯压缩机。鼓形齿廓可在壳体热膨胀后补偿角向偏移达 1.5°。齿圈在稠润滑脂中运行,保养间隔 6 个月。防护罩采用不发火铝。

扭矩 50–800 kN·m
补偿角向偏移达 1.5°、轴向偏移 5–15 mm
不发火材料防护罩(铝、青铜)
圆周速度 > 15 m/s 时按 G6.3 平衡
1/2 区符合性证书

工艺泵弹性柱销联轴器

LONGXUAN LX(LMC)和 JIAOHUA YOXp 系列——配弹性套的柱销联轴器,用于 11–2 500 kW 离心泵驱动。可缓冲启动冲击载荷,补偿安装于混凝土底架后的微小轴偏移。在配制动器的驱动上常与制动轮合为一体(制动轮联轴器)。

扭矩 0.2–125 kN·m
径向偏移补偿 0.2–1.0 mm
NBR/HNBR 弹性套(耐石油产品)
可与制动轮集成
弹性元件寿命不低于 30 000 h

重载启动工艺泵用液力偶合器

JIAOHUA YOX/COX 液力偶合器用于重载启动的往复泵和泥浆泵(催化剂注入、重残渣循环)。额定 2–4 % 滑差保护电机在卡阻时免受过载。整定 145–160 °C 的易熔塞在过热时将油排至外部。壳体接地以导走静电。

额定滑差 2–4 %
易熔塞 145–160 °C
充油量为内腔容积的 70–85 %
壳体接地(导走静电)
每小时 4–6 次启动的热裕量

炉用引风机及鼓风机齿式联轴器

在 200–1 500 kW 电机与引风机轴之间设 YONGJING 齿式或膜片联轴器。特点是引风机壳体温度高(达 +250 °C),故联轴器配隔热间隔件和加长中间轴,以将热量从电机轴承导走。大型引风机采用双膜片组联轴器(DBSE——双轴承间距元件)。

扭矩 5–125 kN·m
中间轴长 500–1 500 mm(散热)
安装前按 G6.3 平衡
容许引风机壳体在热膨胀时位移

应用图库

WOLONG OLI
WOLONG · OLI
BONENG BE
BONENG · BE
HUALI 1AL
HUALI · 1AL
HUAWU BYW
HUAWU · BYW
ZHONGHAI ED
ZHONGHAI · ED
JINGU ED
JINGU · ED
YONGJING GICL
YONGJING · GICL
LONGXUAN GIICL
LONGXUAN · GIICL
JIAOHUA COX
JIAOHUA · COX

我们的行业解决方案

SDS 产品组合中覆盖该行业典型应用的品牌。

  • WOLONG石化电机的核心品牌——隔爆型 YBX3(低压 0.75–315 kW)和 YBKK(高压达 6 MW)系列,Ex d/Ex de IIB 或 IIC,T3/T4,氢气装置用 IIB+H2 标志
  • BONENGK、F、HB 减速电机,隔爆型 Ex de IIB T4,用于反应器搅拌器、出料螺旋、催化剂输送机及试剂供给系统
  • HUALI用于非爆炸危险辅助场所(封闭电气室、中控室)的通用电机,以及面向 2 区的 Ex 系列
  • HUAWUYPZ2/YWZ5 制动器和 Ed-Ex 电液推动器,用于反应器单元起重机和倾斜输送机
  • ZHONGHAIYWZ-Ex 隔爆型制动器和 SB-Ex 防风夹轨器,用于油库及海运码头门座起重机
  • JINGU配 Ex 驱动的 SBD 盘式制动器和 CWZ-Ex 防风夹轨器,用于工艺卷扬机和露天场所起重机
  • YONGJINGGIICL 鼓形齿式联轴器和膜片联轴器,用于 1–25 MW 工艺压缩机;炉用引风机耐热中间轴
  • LONGXUAN配 NBR/HNBR 弹性体(耐石油产品)的 LX 弹性柱销联轴器和 WGZ 齿式联轴器,用于工艺泵和压缩机
  • JIAOHUAYOX/COX 液力偶合器,用于重载启动泵(催化剂注入、重残渣循环),易熔塞 145–160 °C
  • DONLY用于塔调节器、计量泵及试剂供给系统的液压站,电气元件为 Ex 防爆型
  • HUADE液压阀和换向阀,含隔爆型,用于驱动大口径阀门
  • INI辅助装置压机及轴系用液压元件,配 Ex 驱动的泵和马达
  • DEODFL/DFLA 油冷却器,用于反应器搅拌器减速机和工艺压缩机润滑系统
  • INVTEx 防爆型变频器,用于引风机、炉用鼓风机及变流量泵的调速驱动

图片来源: MBH (CC BY 4.0) · Wikimedia Commons (Public domain) · Quintin Soloviev (CC BY 4.0) · Carlos Valenzuela (CC BY-SA 4.0) · DWI (CC BY-SA 3.0)