催化裂化Elliott富氣壓縮機(jī)軸位移緩慢上漲原因分析與對策

曹望廣 陳軍艦 孫春明

摘 要：針對大港石化催化裂化裝置Elliott富氣壓縮機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)軸位移緩慢上漲，緩沖氣密封腔壓力逐漸升高的異?，F(xiàn)象，從機(jī)械、工藝、儀表三個(gè)方面做了詳盡的原因分析，并給出了不停機(jī)的解決方案，確保壓縮機(jī)長周期平穩(wěn)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：軸位移；緩沖氣密封腔壓力；原因分析；對策

1 富氣壓縮機(jī)簡介

中國石油大港石化公司140萬噸/年催化裂化裝置富氣壓縮機(jī)（以下簡稱氣壓機(jī)）采用美國Elliott公司生產(chǎn)的離心式壓縮機(jī)，兩段八級，1996年12月投產(chǎn)，兩端密封型式為差動(dòng)環(huán)式機(jī)械密封，富氣主要靠動(dòng)靜環(huán)密封副間密封油形成的液膜進(jìn)行密封，同時(shí)在密封腔內(nèi)注入緩沖氣，以減少富氣與密封油的接觸，避免密封油受到污染，提高機(jī)械密封的使用壽命。此外，氣壓機(jī)兩端設(shè)有4支軸振動(dòng)探頭，非驅(qū)動(dòng)端設(shè)有2支軸位移探頭。

2 異?，F(xiàn)象

2.1氣壓機(jī)軸位移上漲

目前，富氣壓縮機(jī)軸位移測點(diǎn)ZI554A、ZI554B單日變化幅度較大，每天變化幅度約為10～25μm，2017年7月機(jī)組檢修后投用初期ZI554A、ZI554B位移值約為-80～-70μm，當(dāng)前位移值多數(shù)時(shí)間處在-10～0μm，2018年7月5日，ZI554A位移值最大波動(dòng)至15μm，ZI554B最大波動(dòng)至20μm，約持續(xù)6h后兩位移值又回落至-10～0μm，縱觀本周期ZI554A、ZI554B兩位移測點(diǎn)一年的變化趨勢，位移值有緩慢由“-”向“+”的漸進(jìn)變化趨勢。

2.2緩沖氣密封腔壓力升高

氣壓機(jī)出口端緩沖氣密封腔體壓力PI305原量程為173Kpa，2017年檢修前該點(diǎn)壓力指示一直處于滿量程狀態(tài)，具體實(shí)際壓力未知，操作記錄本上未關(guān)注此參數(shù)點(diǎn)，無此點(diǎn)記錄。2017年檢修期間將該點(diǎn)量程擴(kuò)至300Kpa，擴(kuò)量程后初期壓力指示為270Kpa左右，2018年6月21日～7月4日該點(diǎn)壓力由286Kpa緩慢波動(dòng)上漲至300Kpa，現(xiàn)場就地儀表盤壓力指示目前穩(wěn)定在310～320Kpa之間，隨入口壓力升高而增大。儀表專業(yè)對變送器引壓管進(jìn)行排液后壓力上漲8Kpa，校驗(yàn)零點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有2%的零點(diǎn)漂移，在消除零點(diǎn)漂移后壓力下降6Kpa，因此，儀表校驗(yàn)前后壓力指示無明顯變化。該密封腔內(nèi)壓力的升高與壓縮機(jī)軸位移向“+”方向漸變現(xiàn)象能比對上。

3原因分析

3.1機(jī)組負(fù)荷大

當(dāng)前機(jī)組安全裕度控≮23%，反飛動(dòng)流量FI825約135～150Nm3/min較大，機(jī)組負(fù)荷FI804約690～750Nm3/min較大，轉(zhuǎn)速5700～5800rpm較高導(dǎo)致指向進(jìn)口方向的軸向力較大。

3.2平衡鼓密封磨損

富氣壓縮機(jī)出口端平衡鼓梳齒密封特別是定子側(cè)受正常氣流沖蝕磨損導(dǎo)致梳齒間隙增大。

3.3平衡關(guān)結(jié)焦或結(jié)鹽

富氣壓縮機(jī)出口端平衡管入口處或平衡管內(nèi)部輕微結(jié)焦或結(jié)鹽。

3.4工藝波動(dòng)

富氣壓縮機(jī)進(jìn)、出口富氣壓力波動(dòng)，汽輪機(jī)進(jìn)、出口蒸汽壓力波動(dòng)并通過膜盤聯(lián)軸器傳遞至富氣壓縮機(jī)。

3.5緩沖氣調(diào)節(jié)閥故障

緩沖氣壓差自力式調(diào)節(jié)閥誤開大，導(dǎo)致進(jìn)氣量增大。

3.6壓縮機(jī)入口壓力較高導(dǎo)致密封腔背壓升高。

3.7儀表故障。

4不停機(jī)應(yīng)對措施

4.1適當(dāng)降低反喘振控制裕度

若ZI554A、ZI554B位移值持續(xù)向“+”方向變化，在保證機(jī)組安全運(yùn)行不發(fā)生喘振的前提下，適當(dāng)降低安全裕度，可按上一周期安全裕度≮20%進(jìn)行控制，適當(dāng)關(guān)小反飛動(dòng)控制閥，降低反飛動(dòng)流量，從而降低機(jī)組負(fù)荷，反應(yīng)崗位通過降低機(jī)組轉(zhuǎn)速維持反再系統(tǒng)壓力平衡。

4.2降低機(jī)組負(fù)荷

適當(dāng)降低機(jī)組負(fù)荷或采取微降穩(wěn)定系統(tǒng)壓力的方法，以減小平衡鼓間隙過氣量，從而降低平衡鼓梳齒密封的沖蝕磨損。

4.3加強(qiáng)脫液管理

加強(qiáng)富氣脫液，減少微帶液對壓縮機(jī)過流部件的沖擊。一是級間分液罐壓油線、壓水線進(jìn)D-2201保持暢通，確保級間分液罐無液位；二是每班對壓縮機(jī)一段入口管線脫液包切液一次；每周一對壓縮機(jī)二段入口管線脫液包切液一次，因二段入口管線已經(jīng)級間分液罐脫液，實(shí)際帶液較少，故切液頻次適當(dāng)放寬。

4.4嚴(yán)格執(zhí)行操作卡

嚴(yán)格控制富氣一、二段入口溫度40～45℃，盡量靠下限控制≯43℃，從而保證一段出口溫度≯103℃、二段出口溫度≯85℃，降低過流部件、隔板及平衡管的結(jié)焦、結(jié)鹽傾向。查閱資料，富氣一般在140℃以上時(shí)才有可能結(jié)焦。

4.5將結(jié)焦、結(jié)鹽物引至火炬

打開壓縮機(jī)四路機(jī)體排凝中自西向東數(shù)第一、二路排凝閥，第一路由平衡鼓后側(cè)引出，第二路由平衡管上引出，進(jìn)凝縮油罐D(zhuǎn)-2304頂部閥打開，將結(jié)焦物、結(jié)鹽物引至D-2304，D-2304頂部有放火炬流程。

4.6機(jī)體外預(yù)制安裝新平衡管

擇機(jī)在機(jī)體外側(cè)新預(yù)制一外平衡管，可從進(jìn)凝縮油罐D(zhuǎn)-2304頂部閥門處短節(jié)改為三通引至富氣一段入口吹掃氮?dú)饩€（氮?dú)鈧?cè)加盲板），進(jìn)而接入富氣入口管線。新增富氣外平衡管循環(huán)可通過機(jī)體西側(cè)兩排凝閥→新預(yù)制管線→壓縮機(jī)一段富氣入口管。

4.7平穩(wěn)工藝操作

平穩(wěn)工藝操作，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)盡量緩慢多次、小步微調(diào)，以0.5%為基準(zhǔn)單位進(jìn)行逐步調(diào)節(jié)。軸位移本身隨壓縮機(jī)、汽輪機(jī)各級葉輪兩側(cè)壓力的變化而時(shí)刻變化，所以盡量控制壓縮機(jī)進(jìn)、出口富氣壓力平穩(wěn)，汽輪機(jī)中壓蒸汽進(jìn)口壓力，低壓蒸汽管網(wǎng)壓力平穩(wěn)。

4.8儀表故障排查

儀表故障目前因無大幅度跳變，且兩位移點(diǎn)同步變化，故可以排除，如順時(shí)（1秒內(nèi)）波動(dòng)較大（大于5μm），可采取摘位移聯(lián)鎖，測試間隙電壓進(jìn)一步判斷。

4.9現(xiàn)場機(jī)殼測振

通過現(xiàn)場對機(jī)組各軸承箱殼體進(jìn)行測振，數(shù)值均為0.5mm/s以下，與2017年7月開機(jī)時(shí)狀態(tài)一致，繼續(xù)監(jiān)控。

4.10緩沖氣壓差調(diào)節(jié)閥故障判斷

密封干氣壓差自力式調(diào)節(jié)閥為2017年5月檢修新?lián)Q，通過主動(dòng)降低密封干氣壓差手段，緩沖氣密封腔壓力無明顯下降趨勢，可初步排除調(diào)節(jié)閥誤開大故障。

4.11加強(qiáng)機(jī)體端蓋處泄漏檢查

在滿足工藝生產(chǎn)的前提下，適當(dāng)降低壓縮機(jī)進(jìn)口壓力。干氣密封腔壓力升高問題只要滿足機(jī)殼承壓和軸位移平衡需要，繼續(xù)觀察。巡檢時(shí)多注意軸端密封端蓋O圈是否有滲漏，如有滲漏及時(shí)抹膠處理，此處曾經(jīng)出現(xiàn)過滲漏結(jié)焦。

5結(jié)論

實(shí)踐證明，大港石化催化裂化裝置氣壓機(jī)在采取了以上監(jiān)控和控制手段后，軸位移上漲幅度得到明顯控制，可以實(shí)現(xiàn)氣壓機(jī)的長周期運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]大港石化公司140萬噸/年催化裂化裝置操作規(guī)程（2017修訂版）

[2]曹湘洪等，石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程（第二冊），中國石化出版社，2004.