裂解氣壓縮機的維護與長周期運行管理探究

張 亮，張 曉，李洪宜，徐穎瑩，陳 月，姜海濤

（1. 中國石油 撫順石化公司乙烯化工廠，遼寧 撫順 113004；2. 中國石油 撫順石化乙烯生產(chǎn)管理部，遼寧 撫順 113004； 3. 中國石油 撫順石化公司研究院，遼寧 撫順 113004）

裂解氣壓縮機作為乙烯裝置的核心設(shè)備，其運行狀態(tài)和運行周期對乙烯聯(lián)合裝置的經(jīng)濟技術(shù)指標和運行周期起著決定性的作用［1］。撫順乙烯將裝置長周期運行作為實現(xiàn)經(jīng)濟效益增長的一項重要措施，強化各項基礎(chǔ)管理，把實現(xiàn)“三年一修”作為一項重要內(nèi)容抓實、抓好，努力消除裝置長周期運行的“瓶頸”，經(jīng)過幾年的實踐，已取得明顯的效果。本次運行周期，乙烯裝置三機連續(xù)穩(wěn)定運行了 34個月超過1 000天，創(chuàng)連續(xù)運行時間最長的記錄。實現(xiàn)了完全意義上的“3年一修”，目前正向“四年一修”努力。結(jié)合本裝置歷史發(fā)生的事件和處理改造經(jīng)過，主要從以下3個方面探討影響裂解氣壓縮機長周期運行的因素。

1 壓縮機油路系統(tǒng)改造和維護

1.1 “三機”控制油監(jiān)控系統(tǒng)原設(shè)計存在的問題

（1）系統(tǒng)只有就地壓力顯示，沒有DCS顯示。這樣，控制油系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，因缺乏有關(guān)數(shù)據(jù)，無法判斷故障的原因，導(dǎo)致重復(fù)故障不斷發(fā)生。

（2）電液轉(zhuǎn)換器供油管路上的油過濾器為三通閥，手動切換且前后無壓力表。這樣帶來兩個問題，一方面三通閥磨損失靈時，過濾器無法在線更換、清洗；另一方面，過濾器堵塞時無法觀測到，導(dǎo)致電液轉(zhuǎn)換器失靈而引起機組停車。

為此，我們進行了如下改造：

（1）去掉三通閥，每個油過濾器前后增設(shè)手閥，這樣可以實現(xiàn)在線清洗、更換。

（2）在控制油過濾器前后增設(shè)一臺壓力變送器，信號輸入DCS，并做歷史記錄。改造后，可以連續(xù)對控制油進行監(jiān)測，可避免因過濾器堵塞而造成的機組停車事故。

1.2 GB501丙烯制冷壓縮機啟動程序改造

自1997年以來，GB501一直存在啟動困難的問題。表現(xiàn)在一方面啟動油壓建立緩慢。正常情況下，壓縮機啟動30 s即建立起動油壓。但那時卻需要近一分鐘；另一方面，啟動壓縮機過程中控制油泄壓較快，需要人為將PSLL-9597控制油壓力開關(guān)一次閥關(guān)閉保持壓力，防止壓力波動時開關(guān)動作聯(lián)鎖停車。油壓正常后必須打開一次閥，否則開頭內(nèi)會慢慢泄油，壓力下降，導(dǎo)致控制油壓低聯(lián)鎖停車，這樣，人為地增加了壓縮機誤動作停車的隱患。98年6月27日就曾因此而停車。

2000年大檢修，我們對控制油自力式調(diào)節(jié)閥PCV-9516進行了解體檢修，解決了啟動油壓建立緩慢的問題。同時，經(jīng)過分析研究啟動程序邏輯圖，決定修改壓縮機啟動邏輯，使控制油壓低這一聯(lián)鎖停車條件在控制油壓建立前不參與聯(lián)鎖。在啟動邏輯中增加一臺TON延時器，延時時間為60 s。當(dāng)控制油壓電磁閥XV-9592帶電的同時，延時器開始計時，60 s內(nèi)通過抬起TRIP手閥建立控制油壓。期間，PSLL-9597僅報警不聯(lián)鎖，60 s后PSLL-9597才起作用。

該方案實施后，GB501啟動變得容易并且運行一直平穩(wěn)，達到了預(yù)期的效果。

2 透平結(jié)垢的在線清洗

2008年10月25日下午，GB-501出現(xiàn)HS進氣不足，轉(zhuǎn)數(shù)下滑。經(jīng)工藝確認調(diào)速閥與現(xiàn)場現(xiàn)吻合，基本全開，控制系統(tǒng)正常，由于水質(zhì)出現(xiàn)問題，水中Na+離子超標，而使GT-501出現(xiàn)積鹽，葉輪結(jié)垢影響了透平的效率，導(dǎo)致壓縮機功率下降。幾個小時內(nèi)GT-201也出現(xiàn)輪室壓力上升轉(zhuǎn)速下滑的現(xiàn)象，說明也出現(xiàn)不同程度的結(jié)垢跡象。如果按常規(guī)的清洗方案裝置必須停車且處理時間長，影響裝置開工率。經(jīng)廠各部室研究決定，參考借鑒同行單位的清洗經(jīng)驗，在不停車的情況下，修訂以前的清洗方案，實施在線濕蒸汽清洗。清洗系統(tǒng)簡圖見圖1。

2.1 濕蒸汽清洗操作

（1）充分工具準備，調(diào)整工藝條件，相關(guān)人員按計劃就位。

（2）按正常步驟調(diào)速器控制在7300-7800RPM；

（3）緩慢降低裂解爐 2＃，3＃，4＃，5＃，6＃，SS溫度，觀察透平入口溫度TI-921溫度，保持降溫速度在60 /h℃，透平機殼體溫度必須冷卻與所用的濕蒸汽溫度相同，以避免引起難以允許的變形。

（4）打開SS管線上所有低點導(dǎo)淋排凝，必須保證進氣無液體，防止水擊，打開HS抽出線上導(dǎo)淋排放。

（5）室內(nèi)監(jiān)視抽汽溫度TI-922，TI-923使排汽溫度始終高于該抽汽壓力下飽和溫度30℃以上，密切監(jiān)視軸震動和位移ZI-9220A/B，ZI-9240A/B，ZI-9250A/B情況，做好記錄，尤其位移，如果位移變化太大應(yīng)停止降溫升高SS溫度保證機組安全。

（6）現(xiàn)場專人監(jiān)視SS入口溫度，HS抽汽溫度的變化，專人檢查軸振動、位移情況，檢查汽輪機有無異常聲音，緊急情況下停降溫；

（7）水汽中心隨時（每10 min一次）對凝液進行分析，分析凝液中的 SiO2、Na+、Fe3+含量，主要是鈉離子的含量。確認凝液合格后，關(guān)閉注水閥，停止注入BW水，然后升高轉(zhuǎn)數(shù)。

（8）整個降溫過程應(yīng)分階段進行在430，400，385 ℃停留，觀察效果。通過輪室壓力、電導(dǎo)、Na+含量判斷沖洗效果決定下一部的降溫的過程，最終達到效果后，未必一定降到靠近SS飽和溫度380 ℃以上，在整個降溫過程中始終保持抽氣溫度高于HS的飽和溫度247 ℃，MS的飽和溫度190 ℃。

2.2 注意事項

（1）濕蒸汽清洗過程中要密切注視GT-201系統(tǒng)的軸振動、軸位移等相關(guān)參數(shù)，避免造成設(shè)備損壞，軸振動不能超過0.145 mm，軸位移不能超過0.7 mm，機組不能有異常聲響。

（2）沒有必要把沖洗期間的轉(zhuǎn)速限制到任一個轉(zhuǎn)速，但必須保證調(diào)速器控制在轉(zhuǎn)速在7 300~7 800之間。

（3）濕蒸汽清洗開始時要確認系統(tǒng)流程中所有

圖1 清洗系統(tǒng)簡圖Fig.1 The chart of turbine cleaning system

低點導(dǎo)淋排凝，保證進氣不含水，必須保證排氣溫度高于飽和溫度的30 ℃以上。

（4）記錄從降溫開始，每半個小時做下水樣的分析觀察Na＋含量、輪室壓力，最終以分析單為分析標準，輪室壓力做參考（如圖2）。

（5）各區(qū)各崗位要注意負荷變化時及時調(diào)整防止出現(xiàn)產(chǎn)品不合格并做好防凍防凝工作，保證防凍防凝良好。

（6）分離系統(tǒng)密切注意冷箱溫度及DA-301、DC-401床層溫度，防止飛溫，產(chǎn)品不合格的情況。

圖2 清洗過程中復(fù)水中Na+ 趨勢圖(ppb)Fig.2 The trend chart of Na + in water of cleaning process( ppb)

以下是清洗過程中復(fù)水分析記錄：12：00時開始清洗，當(dāng)SS溫度降到430 ℃時出現(xiàn)1個峰值，維持溫度不降，復(fù)水中鈉鹽含量到達1 164 ppb，見表1。隨著SS溫度的降低到400 ℃時出現(xiàn)第2個峰值，復(fù)水中鈉鹽含量到達4 377 ppb，見表2。然后穩(wěn)定溫度不再降低，隨著時間的推移，復(fù)水中鈉鹽含量逐漸降低，透平的相對調(diào)速器閥位降低，說明透平效率提高。到21點，復(fù)水中鈉鹽含量接近正常水平，但是透平效率仍然偏低。繼續(xù)降低溫度到385℃，壓縮機出現(xiàn)了1次喘振，立即停止操作，系統(tǒng)調(diào)整。結(jié)果出現(xiàn)了第3個峰值，復(fù)水中鈉鹽含量到達6 108 ppb，見表3。大約過了75 min，復(fù)水中鈉鹽含量接近正常水平，但是透平效率接近正常水平，標志著此次在線清洗成功，整個過程裂解爐負荷維持78%，分離進料穩(wěn)定。

表1 清洗過程中復(fù)水中Na+ 含量表(一)Table 1 the chart of Na + in water of cleaning process(1)10-9

表2 清洗過程中復(fù)水中Na+ 含量表(二)Table 2 the chart of Na + in water of cleaning process(2)10-9

表3 清洗過程中復(fù)水中Na+ 含量表(三)Table 3 the chart of Na + in water of cleaning process(3)10-9

3 機組運行故障診斷

設(shè)備運行故障處理一般分為：事后修理即設(shè)備發(fā)生故障后進行處理，這樣一旦設(shè)備發(fā)生故障，裝置已經(jīng)遭受影響并且可能招致重大事故；定期維修即根據(jù)生產(chǎn)計劃和經(jīng)驗，在機器運行一段時間后，停下來進行解體，檢查更換零部件。這樣做的弊端是過剩維修，不經(jīng)濟，且過多拆卸容易造成人為故障，不合理；預(yù)知性維修制度是維修制度進一步革新，狀態(tài)監(jiān)測是基礎(chǔ)，故障診斷是目標。根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)測得到的參數(shù)判斷設(shè)備劣化情況、發(fā)展趨勢，提出最佳的維修時間和維修部位［2］。有關(guān)資料介紹：在日本采用設(shè)備診斷技術(shù)后每年設(shè)備維修費用減少了25%~50%，故障停機時間降低了75%，如果這種維修策略做的好，可以帶來明顯的經(jīng)濟效益［3］。2006年末，裂解氣壓縮機軸振動值出現(xiàn)超高現(xiàn)象，且有逐漸增大的趨勢。07年2月，系統(tǒng)波動造成裂解氣壓縮機透平 GT201后端軸振動值由 75繼續(xù)上漲到 140，壓縮機的運行遇到了前所未有的挑戰(zhàn)，通過技術(shù)人員認真分析和外請專家診斷，通過狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)仔細分析研究振動頻幅，倍頻分析，軸心軌跡等參數(shù)，確定這種振動不是轉(zhuǎn)子本身的缺陷，而是由于前后軸承座位置出現(xiàn)偏差引起的對中不好引起的，確認GB-201可以繼續(xù)運行，并制定了相關(guān)的預(yù)案和關(guān)鍵設(shè)備特護方案。通過針對性的檢查把緊設(shè)備基礎(chǔ)螺栓；檢查連接設(shè)備管線等措施在機械方面做好減緩和預(yù)防工作。儀表人員按時認真檢查監(jiān)測系統(tǒng)儀表工作狀態(tài)，確保運行可靠，并對工藝系統(tǒng)的儀表定期進行排查加強對潤滑油系統(tǒng)和腹水系統(tǒng)的平穩(wěn)操作，及時切換換熱器確保油溫穩(wěn)定、清理過濾器保證油壓正常,油量充足流暢.生產(chǎn)方面,在裂解爐的開停過程中加強無擾動,使系統(tǒng)波動最小,讓壓縮機在功率穩(wěn)定的情況下運行。正是通過狀態(tài)監(jiān)測獲得有效數(shù)據(jù)為科學(xué)分析故障原因打下了基礎(chǔ)，為后來壓縮機長周期連續(xù)運行超過 1000天起到了決定性的作用。

4 結(jié)束語

從系統(tǒng)論的觀點看，設(shè)備也是一個系統(tǒng)，特別是大機組，而且是一個由多個子系統(tǒng)作為元素組合而成的復(fù)雜系統(tǒng)，其組合是多層次的，在子系統(tǒng)內(nèi)，層次之間的聯(lián)系至少是不完全確定的，在功能上系統(tǒng)的輸入輸出之間存在著有構(gòu)造決定的一般并非嚴格的定量或邏輯的因果關(guān)系。裂解氣壓縮機這樣的大機組是一個綜合機、電、儀多專業(yè)；螺桿泵、離心泵、過濾器、換熱器等多種動靜設(shè)備；自立調(diào)節(jié)閥、溫控閥、振動探頭、連鎖控制等各種控制方式和手段。

面對這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)，我們抓住核心關(guān)鍵，從邊緣問題入手，強化日常管理，堅持“管、用、修”三環(huán)結(jié)合，施行“機、電、儀、管、操”責(zé)任分工明確共同負責(zé)的設(shè)備維護、檢修體制，加強考核，運用約束機制和激勵機制，促進設(shè)備管理工作。抓好“正確使用，精心維護，科學(xué)檢修，技術(shù)攻關(guān)，更新改造”五個環(huán)節(jié)。使設(shè)備長期處于全員、全過程、全方位的受控狀態(tài)［4］。采用區(qū)域班組承包，單機個人承包，定期定頻迅檢，做好：清潔、潤滑、調(diào)整、緊固、防腐五方面基礎(chǔ)工作。為機組運行創(chuàng)造良好的環(huán)境。

［1］ 黃文虎，夏松波，劉瑞巖.設(shè)備故障診斷原理、技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1997.

［2］ 蘇杭.機械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1998.

［3］ 徐敏主編.設(shè)備故障診斷手冊[M]．西安：西安交通大學(xué)出版社，1998.

［4］ 尹洪福.過程裝備管理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：66-72．