乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障及措施研究

摘要：乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障對(duì)于生產(chǎn)發(fā)展來(lái)說(shuō)是很不利的，所以本文作者就乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障來(lái)探討離心機(jī)式壓縮機(jī)組反轉(zhuǎn)的一戶(hù)，基于目前發(fā)生過(guò)的故障現(xiàn)象和數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析，確定壓縮機(jī)系統(tǒng)的反向推動(dòng)力與乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障之間的關(guān)系，從而找出解決的措施。

關(guān)鍵詞：乙烯裝置;裂解氣壓縮機(jī);反轉(zhuǎn)故障;措施

乙烯裝置在新時(shí)代朝著節(jié)能、大型方面發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)的大型乙烯裝置相繼出現(xiàn)了各種故障：機(jī)組停機(jī)、反轉(zhuǎn)故障等，所以乙烯裝置的壓縮機(jī)組系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)與布置都成為人們比較愿意關(guān)注的問(wèn)題。國(guó)外比較成熟的是150萬(wàn)t/a乙烯和裝置的設(shè)施，文章以100萬(wàn)t/a乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障為例探討故障出現(xiàn)的原因和對(duì)策。

1.乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)

目前技術(shù)的進(jìn)步讓乙烯裝置的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)高效運(yùn)行，所以大型檢修的周期增加維護(hù)需要的時(shí)間逐漸減少，但是仍舊會(huì)出現(xiàn)正常情況下故障。現(xiàn)代大型乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)各個(gè)部分的溫度與壓力等，如果出現(xiàn)超過(guò)系統(tǒng)承受的數(shù)值之后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止工作，以此來(lái)提醒人們機(jī)組故障保證設(shè)備人員的安全，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的保護(hù)。大型乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)運(yùn)行是驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)蒸汽管線(xiàn)壓力波動(dòng)，或者是軸向振動(dòng)超時(shí)引發(fā)的停機(jī)，停機(jī)之后裂解氣壓縮機(jī)迅速降低直到轉(zhuǎn)速為0，然后開(kāi)始反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

乙烯裝置的主要工藝流程是：裂解和急冷，裂解氣的壓縮和干燥、裂解氣的深冷、脫甲烷、脫乙烷、乙炔加氫和乙烯精餾、脫丙烷和脫丁烷、丙二烯、丙炔加氫和丙烯精餾、丙烯與乙烯制冷。其中裂解氣壓縮機(jī)是乙烯裝置的關(guān)鍵，性能的優(yōu)劣決定了乙烯裝置的生產(chǎn)能力，按照工藝流程和壓縮參數(shù)的要求把裂解氣壓縮機(jī)設(shè)置成為四段或者是五段，從而保證壓縮機(jī)需要工藝流程壓力[1]。

2.乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障分析

在乙烯裝置中，反轉(zhuǎn)故障是在轉(zhuǎn)速變化的情況下，緊急停機(jī)信號(hào)發(fā)出之后激素的轉(zhuǎn)速迅速降低，當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速下降為0之后，轉(zhuǎn)速達(dá)到0r/min之后轉(zhuǎn)子的速度并沒(méi)有下降反而增加。根據(jù)轉(zhuǎn)子軸心軌跡運(yùn)動(dòng)的方向可以判斷出離心式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向，軸心軌跡是轉(zhuǎn)子的軸心，相對(duì)于軸承座與軸線(xiàn)垂直平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡，轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)的方式有兩種，正進(jìn)動(dòng)與反進(jìn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向的渦動(dòng)。當(dāng)裝置在正常運(yùn)行的時(shí)候轉(zhuǎn)子軸心的軌跡進(jìn)動(dòng)方向是正進(jìn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)組靜部件連續(xù)或者發(fā)生摩擦的時(shí)候轉(zhuǎn)子軸心軌跡的進(jìn)動(dòng)方向是反進(jìn)動(dòng)方向，頻譜會(huì)伴隨著諧波分量或者分?jǐn)?shù)諧波振動(dòng)分量出現(xiàn)高頻振動(dòng)分量?？梢岳肧8000在線(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)對(duì)停機(jī)狀態(tài)的整個(gè)裝置進(jìn)行檢查，根據(jù)轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)軌跡判斷正進(jìn)動(dòng)與反進(jìn)動(dòng)。考慮到激素各缸的動(dòng)靜部件在降速到一定階段的時(shí)候發(fā)生摩擦的可能性很小，而頻譜并沒(méi)有明顯的摩擦成分，所以排除反進(jìn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的動(dòng)靜部件摩擦。S8000系統(tǒng)在線(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)要人工進(jìn)行設(shè)置，本質(zhì)上無(wú)法判斷識(shí)別運(yùn)動(dòng)軌跡的轉(zhuǎn)變，只能根據(jù)瞬停來(lái)判斷。而乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障出現(xiàn)的原因是由于壓縮機(jī)各段進(jìn)出口壓力不均衡的情況下降，高壓氣體反向流動(dòng)產(chǎn)生推動(dòng)力，當(dāng)壓縮機(jī)組處于緊急停車(chē)的狀態(tài)下系統(tǒng)的側(cè)氣體壓力瀉放不及所以出現(xiàn)的推動(dòng)轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)[2]。

3.乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障措施

防止裂解氣壓縮機(jī)緊急停車(chē)反轉(zhuǎn)的關(guān)鍵在于是夠能夠在合理的時(shí)間內(nèi)降低反向推動(dòng)力，所以乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障的解決措施是減少蓄能溶劑和快速進(jìn)行循環(huán)平衡、亦或能量釋放，都是可以有效的防止激素反轉(zhuǎn)的有效措施。在設(shè)計(jì)階段可以減少系統(tǒng)的蓄能容積，可以通過(guò)合理布置管路和各段社會(huì)上出口單向閥來(lái)進(jìn)行裝置的優(yōu)化，但是隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展人們對(duì)裝置的需求也日益向大型化方向發(fā)展，而且對(duì)節(jié)能性能等方面也有了更多的要求。乙烯裝置的設(shè)計(jì)往往被管路與單向閥的阻力降。所以就目前的裝置裂解氣壓縮機(jī)而言，預(yù)測(cè)裝置中的四段和二段出口增設(shè)單向閥應(yīng)該是可行性辦法之一。

所以對(duì)于這個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以三返一或者五返四的系統(tǒng)為例，系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇合適的防喘閥流通能力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的快速平衡，也可以具備防喘振控制的性能。機(jī)組在運(yùn)行的時(shí)候裝置消缺會(huì)增設(shè)了一個(gè)DN450的“三返一”旁路防喘振閥，這種閥不參與到防喘振控制但是可以在緊急停車(chē)的時(shí)候動(dòng)作。改造前后的系統(tǒng)壓力平衡時(shí)間大約在43.2s，優(yōu)化之后平衡的時(shí)間縮短到26.6s，有效的減少了壓縮機(jī)的翻轉(zhuǎn)推動(dòng)力的可能性。合理的設(shè)計(jì)上可以放反向推動(dòng)力的能量釋放得以快速實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)出入口罐放火柜系統(tǒng)的排放能可以控制方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是在那之前要充分平湖火柜系統(tǒng)整體上的瀉放能力，防止瀉放能力不夠而帶來(lái)附加的危險(xiǎn)[3]。

結(jié)語(yǔ)：裂解氣壓縮機(jī)的系統(tǒng)流程復(fù)雜并且受很多因素控制，所以除了方式機(jī)組反轉(zhuǎn)與優(yōu)化設(shè)計(jì)方案之外，故障的發(fā)生還與停機(jī)時(shí)候系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)有很大的關(guān)系，防喘振閥和放空閥之間的動(dòng)作時(shí)間、汽輪機(jī)速關(guān)閥、單向閥嚴(yán)密性、壓縮機(jī)的單向閥的嚴(yán)密性等。離心式壓縮機(jī)緊急停車(chē)的過(guò)程中，機(jī)組在線(xiàn)狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)在判斷是否故障的情況。機(jī)組緊急停機(jī)之后，反轉(zhuǎn)的反向推動(dòng)力中的一段、二段、四段等對(duì)機(jī)組的反轉(zhuǎn)起到了很重要的促進(jìn)作用。所以防止離心式壓縮機(jī)緊急停車(chē)的反轉(zhuǎn)可以通過(guò)多種方式來(lái)解決，其中比如系統(tǒng)的合理布置與出口單向閥的有效配置都是解決實(shí)際反轉(zhuǎn)問(wèn)題的有效手段。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張喆.乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)故障分析和對(duì)策[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2013，34（3）：40-44.

[2] 周巍.乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)結(jié)焦問(wèn)題研究與對(duì)策[J].乙烯工業(yè)，2011，23（3）：47-49.

[3] 楊思思，王小鵬，邢桂坤.乙烯裝置裂解氣壓縮機(jī)級(jí)間結(jié)焦的誘因、機(jī)理及其對(duì)策[J].化工設(shè)備與管道，2018，55（1）.

作者簡(jiǎn)介：

王羽，男，1987.12.22，在大慶石化公司化工一廠(chǎng)乙稀車(chē)間分離班長(zhǎng)，聯(lián)系地址：大慶石化公司化工一廠(chǎng)，郵編：163000。