延長乙烯裝置轉(zhuǎn)動設(shè)備運行周期的措施及應(yīng)用

孫大志

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

目前，在石油化工行業(yè)中，生產(chǎn)裝置的運行周期越來越長，生產(chǎn)裝置停工大檢修頻率由最原始的每年一次到每3 年一次，甚至延長到如今的4 年或5 年一次，由此可見，一個生產(chǎn)裝置的長周期穩(wěn)定生產(chǎn)運行非常重要，帶來的經(jīng)濟收益也非?？捎^。石油化工生產(chǎn)裝置的運行周期延長與設(shè)備是否“長、滿、優(yōu)”運行息息相關(guān)，如何使石油化工生產(chǎn)設(shè)備更穩(wěn)定優(yōu)異的服役，以達到動靜設(shè)備壽命全周期運行的目標(biāo)。為此，本文結(jié)合石油化工企業(yè)乙烯生產(chǎn)裝置設(shè)備運行經(jīng)驗，重點論述風(fēng)機類、離心泵類等動設(shè)備在生產(chǎn)運行中遇到的各類高頻故障問題，并提出相應(yīng)的治理、預(yù)防措施和前沿科技應(yīng)用，以實現(xiàn)延長石油化工生產(chǎn)設(shè)備長周期穩(wěn)定運行的目的。

1 動設(shè)備高頻故障問題及治理、預(yù)防措施

石油化工生產(chǎn)裝置中的動設(shè)備主要分為泵、壓縮機、風(fēng)機等，其中泵又分為離心泵、往復(fù)泵、齒輪泵、螺桿泵、噴射泵等。乙烯類化工生產(chǎn)裝置基本上包含了上述所說的機泵類型，日常運行中遇到的高頻故障問題及故障因素匯總?cè)缦隆?/p>

1.1 風(fēng)機類設(shè)備振動異常、振值超標(biāo)

在乙烯生產(chǎn)裝置裂解爐頂層一般設(shè)置有引風(fēng)機，主要是用于維持裂解爐爐膛負壓，保證燃料氣持續(xù)燃燒。引風(fēng)機振動異常的原因較為多元化，加上基座普遍為非剛性固定的鋼梁，其不穩(wěn)定性而帶來的振值偏高。如果風(fēng)機振值出現(xiàn)了異常波動或升高情況，就需要密切關(guān)注并快速排查故障因素，以規(guī)劃出下一步檢修及運行方案。

1.1.1 轉(zhuǎn)子同心度問題

當(dāng)存在平行不對中或角度偏移時，會引起兩根轉(zhuǎn)軸不同心，進而引發(fā)前后軸承箱內(nèi)的滾動軸承內(nèi)外環(huán)出現(xiàn)徑向扭力，表現(xiàn)為內(nèi)外環(huán)之間交錯滾動，最終引發(fā)軸承振動異常。

預(yù)防措施：斷開聯(lián)軸節(jié)，完成轉(zhuǎn)子跳動檢查，通過調(diào)整定位螺栓或銅墊，優(yōu)化兩機的相對位置或提升水平度來降低跳動數(shù)值，以達到運行標(biāo)準(zhǔn)。所以安裝精度的保證、定期對備/停用機泵同心度檢查也顯得尤為重要[1]。

1.1.2 動平衡問題

由于引風(fēng)機轉(zhuǎn)子較長，葉輪直徑大，容易出現(xiàn)轉(zhuǎn)子葉輪質(zhì)量中心與主軸中心偏離情況。引起這方面故障原因有3 個：葉輪處不均勻結(jié)垢或結(jié)垢物局部剝離；靜置時間過長，受重力作用，轉(zhuǎn)軸中部出現(xiàn)下垂撓度；配重金屬塊脫離。

預(yù)防措施：生產(chǎn)運行中，高溫?zé)煔鈯A雜的垢物沉積在轉(zhuǎn)子上，一般很難做到在線清除，常采用離線拆檢及清理葉輪積垢的方法。日常生產(chǎn)時需要結(jié)合工藝做好動態(tài)化調(diào)整，即燃料氣、煙氣采樣指標(biāo)及燃燒狀態(tài)的管理，從來源上減緩或規(guī)避轉(zhuǎn)子結(jié)垢積灰。針對轉(zhuǎn)子靜態(tài)撓度下垂，撓度輕微偏差量是可以先手動盤車旋轉(zhuǎn)180°靜置一段時間（反復(fù)調(diào)整多次）便可以改善解決，若撓度偏差量較大，便需要將轉(zhuǎn)子吊出進行離線檢修，冷直修復(fù)及動平衡測試、調(diào)整配重塊等。所以裝置要對風(fēng)機葉輪進行大周期性的下線篩查工作，提前干預(yù)轉(zhuǎn)子結(jié)垢問題；同時在風(fēng)機停用時，也要保證定期盤車，或通過風(fēng)機擋板的開度，使得風(fēng)機存在一定慢速的自轉(zhuǎn)狀態(tài)，以此來避免轉(zhuǎn)子靜態(tài)撓度下垂的問題。

1.1.3 軸承問題

引風(fēng)機軸承通常采用調(diào)心滾子軸承或雙列調(diào)心滾子軸承，用于約束轉(zhuǎn)子發(fā)生較大的軸向竄動。當(dāng)軸承滾珠或滾道表面出現(xiàn)麻點、坑蝕或軸承保持架出現(xiàn)裂紋或剝離等情況后，同樣會引起軸承的振動升高甚至異常停機。

預(yù)防措施：軸承運轉(zhuǎn)在線監(jiān)測，可以通過遠程的狀態(tài)監(jiān)測和頻譜分析、數(shù)據(jù)采集等智能化設(shè)備加強軸承運轉(zhuǎn)的狀態(tài)監(jiān)控，通過長期的數(shù)據(jù)采集分析和趨勢匯總，提前對“病癥”進行干預(yù)，以保證設(shè)備的長周期運轉(zhuǎn)。無論是軸承遠程監(jiān)控的數(shù)據(jù)化管理還是人為的狀態(tài)監(jiān)測，都必須要堅持記錄，軸承壽命臺賬要建立準(zhǔn)確并隨檢修記錄在案。

1.1.4 潤滑問題

風(fēng)機軸承潤滑常采用脂潤滑[2]。由于引風(fēng)機位于高空平臺，軸承等部位常年受到陽光直射，軸承溫度普遍偏高，在夏季時尤為突顯。脂潤滑的弊端就比較明顯，由于長時高溫而引起油脂中油液析出，油脂干漬變質(zhì)引發(fā)的潤滑不良導(dǎo)致振值升高的現(xiàn)象較為常見。

預(yù)防措施：軸承改造，改為潤滑油強制供給潤滑，通過循環(huán)降溫換熱達到良性的運行工況，可以良好的延長軸承運行壽命，避免軸承內(nèi)局部高溫的情況出現(xiàn)，同時也可以大幅提升現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)，避免了軸承箱及下方空間油脂的甩落積存。

1.2 離心泵類設(shè)備振動異常、振值超標(biāo)

乙烯類裝置一大部分機泵都是離心泵，包括高速齒輪離心泵、液下離心泵、屏蔽泵等。故離心泵出現(xiàn)振動異常的故障頻率也相對較高，常見的高頻故障因子歸類如下：

1.2.1 凍脹問題

在北方的化工廠，由于季節(jié)的變化存在很大的溫差，室外局部地面會引起一定的凍脹情況。如果凍脹情況出現(xiàn)在機泵基礎(chǔ)上，就很有可能造成電機或泵體的振動短時異常升高。

預(yù)防措施：快速處理該類問題，可以通過臨時對電機的地腳螺栓進行微調(diào)，釋放由于基礎(chǔ)變形而引起的內(nèi)部應(yīng)力，使得振值恢復(fù)正常。

1.2.2 聯(lián)軸節(jié)膜片

膜片屬于彈性元件，靠膜片的彈性變形來補償所聯(lián)兩軸的相對位移[3]。但如果膜片出現(xiàn)了離鼓甚至斷裂情況時，會快速引起泵體側(cè)的振值異常升高，不再具備連續(xù)運行的條件。

預(yù)防措施：這項故障可通過日常維護或?qū)ｍ椗挪榘l(fā)現(xiàn)，需要使用頻閃儀對高速轉(zhuǎn)動的膜片進行檢查（調(diào)整頻閃倍數(shù)至機泵轉(zhuǎn)數(shù)的整數(shù)倍）。同時加強日常運行管理，對備用機泵進行定期切換，即可完成在運泵的停機強檢維護，也能促使備用泵試投試運工作，以防備泵靜置時間過長引起其余內(nèi)在故障。

1.2.3 液下離心泵滑動軸承磨損或口環(huán)脫離

因為液下離心泵轉(zhuǎn)子較長，為了保證轉(zhuǎn)子的同心運轉(zhuǎn)，設(shè)定的滑動軸承起到了固定和潤滑的作用。但是對于要輸轉(zhuǎn)復(fù)雜介質(zhì)的液下泵而言（例如急冷油排放泵），會由于介質(zhì)中的硬質(zhì)顆粒引發(fā)液下軸承的磨損，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動無法同心而引起的振動異常，甚至造成口環(huán)的脫離而引起的機泵停機現(xiàn)象。

預(yù)防措施：最重要的就是要保證液下軸承的沖洗壓力，通過增大沖洗流量，延長軸承的使用壽命，進而達到長周期運行的方法。其次通過升級液下軸承材料，增加其抗磨損性，來延長整個機泵的運轉(zhuǎn)壽命。

1.2.4 支架剛性不足

對于轉(zhuǎn)動設(shè)備而言，基礎(chǔ)支撐或是框架支撐的強度尤為重要。如果支架或支撐強度較低，會導(dǎo)致約束剛度降低，隔離振動能力變差，引起電機的振動加劇。

預(yù)防措施：科學(xué)合理的增加支架的剛性和強度，筆者所在裝置就有過成功的案例。兩臺立式筒袋泵電機振動長期處于較高情況（泵體側(cè)振值正常），經(jīng)過前期多次排查驗證、多角度、多層次的分析治理，最終確定其故障因子就是前文所說的電機的剛性支架過于單薄，最后通過將電機支架更換并加固強化后，振值成功由C 級降為A 級。

2 技術(shù)管理

2.1 動設(shè)備“健康式”管理理念

設(shè)備要從健康時開始管理，是指轉(zhuǎn)動設(shè)備從設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、使用及退役全過程全周期管理。管理工作要做到“居安思?！薄叭缏谋”??！敖】凳健惫芾硎枪P者所在裝置依據(jù)設(shè)備運行的實際狀況，結(jié)合世界較前沿的管理理念提出的，真正做到配置優(yōu)化、維護保養(yǎng)常規(guī)化、預(yù)防早期化、運行全壽命化。

2.2 動設(shè)備“全員式”管理模式

“全員式”管理是指從管理層到基層員工都要做到轉(zhuǎn)動設(shè)備的“人人”管理。結(jié)合各層級的“日-周-月-季-年”的排查巡檢流程，相互檢查、監(jiān)督、補位、支持、糾偏、整改、排查、反饋、總結(jié)等。橫向?qū)Ρ龋v深學(xué)習(xí)，使得每名員工都能熟練的掌握設(shè)備管理流程和標(biāo)準(zhǔn)，同時又能使每名員工都自覺推進設(shè)備的自查自改，擁有主人翁意識。

積極推行“三位一體”和“五層防線”的檢查制?！叭灰惑w”的概念指兩個方面，一個是工段管理，一個是技術(shù)管理。工段管理就是設(shè)備、工藝、工段技師協(xié)同共力直屬管理，而技術(shù)管理是指結(jié)合崗位員工日常檢查，設(shè)備專業(yè)人員定向的檢查，技術(shù)專業(yè)人的精密檢查。而“五層防線”是指崗位員工對轉(zhuǎn)動設(shè)備的“查、摸、聽、比、看”基礎(chǔ)狀態(tài)巡檢及監(jiān)測作為第一層防線；設(shè)備專業(yè)人員的定向定期檢查作為第二層防線；技術(shù)專業(yè)人員的精密檢查頻譜分析等作為第三道防線；遠程監(jiān)控系統(tǒng)的積極投用和實時監(jiān)管運行作為第四道防線；針對問題機泵的專項深度技術(shù)診斷、攻關(guān)和運行維護工作作為第五道防線。

2.3 充分科學(xué)利用大檢修周期，做到全面評估、合理預(yù)估

科學(xué)合理的評估轉(zhuǎn)動設(shè)備運行工況，珍惜利用好每四至五年的運行周期，將暴露的問題總結(jié)規(guī)劃，將棘手問題通過停工檢修解決穩(wěn)妥，避免影響周期運行穩(wěn)定；同時也要預(yù)判評估未暴露的問題，針對任何轉(zhuǎn)動設(shè)備前期出現(xiàn)的“小毛病”，認(rèn)真總結(jié)分析，做到去病要治根，否則忽視的任何一個小毛病都有可能成為“壓死駱駝的最后一根稻草”。

2.4 全員素質(zhì)培訓(xùn)，夯實技術(shù)管理

需要積極開展轉(zhuǎn)動設(shè)備的技術(shù)知識培訓(xùn)、技術(shù)練兵、技術(shù)比武等，激發(fā)各層崗位員工的技能“學(xué)、鉆、用”的熱情。設(shè)備人員同時要優(yōu)化設(shè)備管理體系，完善管理機制，打造嚴(yán)謹(jǐn)化、人性化的管理框架，同時加強自身的“三基”工作（即基層、基礎(chǔ)、基本功），夯實自身的專業(yè)技術(shù)及管理基礎(chǔ)。

3 科技應(yīng)用

3.1 增加轉(zhuǎn)動設(shè)備離線監(jiān)測手段

通過設(shè)立轉(zhuǎn)動設(shè)備離線監(jiān)測系統(tǒng)，各單位的設(shè)備管理人員可在系統(tǒng)內(nèi)查找每臺機泵自動形成趨勢曲線，方便及時掌控設(shè)備運行狀態(tài)，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)動設(shè)備的動態(tài)維護和良性干預(yù)，可有效確保轉(zhuǎn)動設(shè)備的長周期運行。

3.2 提高設(shè)備國產(chǎn)化水平

進口設(shè)備國產(chǎn)化已是一種趨勢，它能提高我國設(shè)備科技先進性，提高裝備效率，具有明顯的經(jīng)濟效益，適合我國企業(yè)發(fā)展要求，具有深遠的意義和前景。同時國產(chǎn)化設(shè)備采購周期短、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、維修維護更加快捷。

2020 年，某裝置完成首臺高寒地區(qū)急冷油循環(huán)泵國產(chǎn)化攻關(guān)工作。經(jīng)過多年的研討，與某泵業(yè)廠家共同合作，共同設(shè)計、共同研發(fā)的急冷油循環(huán)電泵于2020 年6 月成功投用，其工作效率、性能、機泵運轉(zhuǎn)狀態(tài)均達到優(yōu)良，充分證明我國乙烯裝備技術(shù)將邁入下一個重要的國產(chǎn)化階段。

4 結(jié)束語

設(shè)備是石油化工行業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)動設(shè)備又是其中的主力核心，生產(chǎn)裝置運行周期的長短是衡量化工企業(yè)設(shè)備技術(shù)管理水平的一個重要指標(biāo)，同時生產(chǎn)運行對裝置和設(shè)備的要求不斷提高，這些對設(shè)備的管理和維護工作提出了更嚴(yán)格的要求。本文對于轉(zhuǎn)動設(shè)備頻發(fā)的各種故障表現(xiàn)、原因進行分析，并提出了相應(yīng)的解決方案和預(yù)防措施，以期降低設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中的突發(fā)故障率。在新形勢下，優(yōu)化轉(zhuǎn)動設(shè)備的運行工況，提前干預(yù)故障因子，改善其運行瓶頸，并提高對動設(shè)備管理工作重要性的認(rèn)識，進一步加強轉(zhuǎn)動設(shè)備管理工作，才能確保實現(xiàn)安全經(jīng)濟的長周期運行目標(biāo)，為企業(yè)營造良好的運營環(huán)境。