如何做好煤化工項目大機組試車工作

特邀撰稿人：中國石油化工股份有限公司工程部 謝國學

做好大機組試車工作是新建項目裝置開車的關鍵。煤化工項目中離心式壓縮機、往復式壓縮機、蒸汽輪機、發電機、擠壓造粒機、風機等大型機組往往處于工藝系統中的核心位置，而且大機組的開、停機操作復雜，需要工藝、設備、儀表、電氣各專業協同配合才能順利完成。本文總結近年新建煤化工項目大機組試車過程中出現的典型問題，從人員準備、技術準備、過程管理、試車組織等方面提出抓好大機組試車的有效措施，以確保煤化工項目大機組試車安全順利完成。

煤化工項目大機組試車的重要性

大機組試車是新建項目試車工作的重中之重，其試車順利與否決定著整個項目的試車進度。煤化工項目的大機組主要分布在熱電、空分、煤氣化、MTO、聚烯烴等裝置上，這些大型機組很多都沒有備用機組，為獨苗關鍵設備，試車過程中，任一臺大型機組試車出現問題，將導致所在裝置投產計劃滯后，進而影響到項目的整體試車工作，增加了試車成本，甚至造成項目巨額經濟損失，不利于項目及時發揮投資效益。

如我國某大型煤制烯烴項目，總投資391億元，各類大機組共69臺，涵蓋離心式、往復式、軸流式、螺桿式等各種類型。項目試車過程中，出現了空分、高壓聚乙烯等多套裝置大機組試車問題，嚴重影響了項目試車的總體進度。空分裝置空壓機試車不順利造成透平轉子和汽封損壞，導致試車進度拖后2個多月，制約了煤氣化裝置的試車進度；高壓聚乙烯裝置二次增壓機由于法蘭密封面加工缺陷導致氣密長時間不合格，使試車進度拖后1個多月，每日經濟效益損失超過百萬元。大機組試車出現故障，將導致工藝裝置試車進度停滯不前，若出現機組核心部件損壞，一般需要更換或返廠維修，不但經濟代價高且維修周期長，為此，要高度重視大機組試車，將其放在整體試車工作的重要位置。

煤化工項目大機組試車存在的問題

近年來，煤化工項目大機組試車過程中，暴露出設計、制造、安裝及配套電氣儀表選型、質量缺陷、操作不熟練等問題，造成裝置無法按計劃試車。

1 煤化工項目大型機組設計問題

（1）空分機組透平轉子、汽封損壞問題。

某大型煤化工項目空分裝置空壓機蒸汽透平帶增壓機在低速暖機階段出現排汽溫度升高、軸振動超標，聯鎖停機現象。停車后發現：前軸封下部磨損較嚴重，軸上疏齒有軸向變形；后軸上汽封偏空壓機側以及疏齒對應部位磨損較嚴重。經分析，確定機組在透平間隙設計、排氣溫度聯鎖設置以及聯鎖值更改等方面存在問題，造成排汽溫度過高、透平轉子卡死并局部損壞。

（2）鍋爐給水泵性能未達到技術協議要求。

某大型煤化工項目電動定速給水泵的必需汽蝕余量大于設計值，運行時泵易汽化，滿足不了生產需求。通過增大泵誘導輪直徑、擴大入口葉輪流通面積、車削葉輪外徑、擴大泵出口流通面積等措施維持生產運行，但明顯降低了機泵效率。

2 煤化工項目大型機組制造及監造問題

某大型煤化工項目管式高壓聚乙烯裝置由于二次增壓機法蘭密封面存在缺陷，在試車期間二次增壓機工藝氣氣密長時間不合格。使用專業工具檢測后發現氣缸6個法蘭密封面存在加工缺陷，導致氣缸與管線無法有效密封、壓縮機氣密不合格。經分析，設備本身存在缺陷以及監造和出廠檢查不充分是導致機組氣密不合格的主要原因。

3 煤化工項目大型機組安裝問題

（1）烯烴分離裝置汽輪機貓爪頂起問題。

某大型煤化工項目2套MTO裝置汽輪機暖管及升速調整過程期間均發現汽輪機南側貓爪被頂起。由于設計或安裝原因，在熱態時蒸汽管道熱膨脹無法補償或補償量不夠，導致管道熱應力過大而頂起汽輪機，通過將南側貓爪的墊片及簧片預緊力進行調整，抵消管線熱應力，保證機組的正常運行。

（2）丙烯制冷壓縮機與汽輪機底座偏移。

某大型煤制氫項目丙烯制冷壓縮機與汽輪機找正不到位，檢查發現，主要是由于機組底座吊裝過程中底座發生輕微變形、偏移，偏移量約0.05mm，導致機組安裝時不同心，無法按時進行機組試運。安裝人員通過增加定制墊片，多次調整后，機組對中合格，試運正常，該問題影響試車進度達22天。

4 配套輔助系統問題

（1）空分裝置機組潤滑油泵磨損。

某大型煤化工項目在空壓機組潤滑油過濾器開蓋檢查過程中，發現6支濾芯上布滿金屬碎片。隨即拆除清洗油系統管線、解體檢查潤滑油泵，發現2臺潤滑油泵均有一定程度的磨損，其主要磨損部位為螺桿邊緣及外表面，其中備用泵磨損較為嚴重。經分析，原因為油泵殼體及螺桿存在制造缺陷，在運行中有小塊脫落，隨著油泵的運行磨損不斷加劇，進而造成了油泵的損壞及整個油系統的污染。

（2）主、備風機軸承箱未開回油孔。

某大型煤化工項目MTO裝置主風機油運過程中，回油管視鏡未見潤滑油，拆開兩端軸承箱檢查發現軸承箱沒有回油孔；備風機試車過程中，聯軸器護罩的排氣管大量、持續噴濺潤滑油，同時排氣側軸瓦溫度上升，現場被迫緊急停車，經拆檢排氣端軸承箱發現回油孔只有1個出廠前用電焊燒的孔。制造廠家用電焊在主風機每個軸承箱內各燒開2個回油孔，對備風機進行解體，將高壓側軸承箱回油孔進一步擴孔，同時對徑向瓦油封片進行更換。

（3）液位變送器設計選型過程中專業之間溝通不夠。

某大型煤化工項目凈化裝置智能差壓變送器在設計選型時只考慮變送器的正常差壓值以及正常工況下的工作壓力值，沒有考慮開車初期及非正常工況下的工作壓力變化情況，導致壓力變送器在開停車期間工藝波動過程中超出儀表最大工作壓力（超量程），儀表顯示報錯，壓縮機段間分液罐液位無顯示。

（4）擠壓造粒機組同步電動機燒損。

某大型煤化工項目聚乙烯裝置擠壓造粒機組帶料試車跳車后發現，主電機軸瓦及勵磁機通風孔處有煙霧飄出，氣味類似電機絕緣燒焦。經檢查發現電機的保護系統并未動作，檢查電機轉子線圈后發現有高溫碳化現象。由于勵磁控制系統過于簡單、保護功能不全、啟動聯鎖不完善以及選型配置設計未經過相關電氣設計確認等原因，造成主電機持續了37s時間未得到有效保護，最終轉子阻尼條及短路環連續過熱，焊接處融化脫焊，靠近定子繞組處灼燒定子繞組絕緣，造成電機徹底損壞。

（5）CO2吸收塔進料泵缺陷問題。

某在建煤化工項目甲醇裝置CO2吸收塔進料泵開箱驗收，發現泵體放空短節斷裂脫落，后又發現8處短節存在未焊透缺陷，督促廠家及時予以返工消除了事故隱患。設計審查發現了空分機組油站與機組之間潤滑油線設計材質為碳鋼，不符合SEPD0113-2002《離心式壓縮機配管設計規定》，要求施工單位進行整改。

5 大機組試車條件準備不充分

（1）系統吹掃不干凈,過濾器堵塞,裝置波動，壓縮機頻繁跳停。

某煤化工項目裂解氣壓縮機采用蒸汽透平提供動力，在壓縮機的每一段都設有吸入罐和排氣冷卻器，各臺吸入罐中的凝液通過罐底泵輸送至其他單元。由于系統吹掃不干凈，維保單位拆開過濾器后發現運行泵及備用泵過濾器內均有大量黑色雜質,物料流動過程中將雜質帶入凝液泵入口過濾器內，導致凝液泵不上量，罐內凝液無法有效排出。壓縮機四段吸入罐2次出現高液位聯鎖、一段吸入罐1次出現高液位聯鎖，導致裂解氣壓縮機聯鎖停機3次，影響了裝置試車進度。對該問題處理完畢后，壓縮機再次開車，運行正常。

（2）控制操作不熟練和經驗不足問題。

某烯烴裝置試運行初期，全廠動力中心鍋爐跳停，造成裝置核心壓縮機緊急停車，但由于生產操作人員對機組緊急停車操作步驟不熟練，壓縮機一段與五段之間壓差過大，發生壓縮機轉子倒轉現象，導致6套干氣密封全部損壞。由于干氣密封備件不足，又進行緊急采購，干氣密封到貨安裝調試后，才重新開車成功，使裝置開車推遲43天。

（3）對試車介質條件和工藝控制參數科學量化不足。

某項目循環氫壓縮機試車密封損壞，分析原因認為循環氫壓縮機組試車方案不完善，沒有考慮到機組空氣工況替代氫氣工況運行對轉數的科學量化，機組用重分子量空氣替代氫氣試車，整個機組都在超出設計值的高溫下運行，導致轉子熱膨脹量過大，造成密封磨損及隔板變形，是一起運行事故。

6 機組現場保護缺失問題

某化肥分公司空氣壓縮機自裝置改擴建后，由于工藝路線變更，機組3～4年基本處于停用狀態，再次起動造成低壓缸損壞。直接原因是機組長期閑置，期間未正常進行充氮保護、保養，止推軸承及止推盤存在銹蝕現象，開車前也未重新打開檢查清理，瓦塊擺動不靈活，導致瓦塊表面巴氏合金磨損，轉子軸向移動，從而導致動靜部分摩擦所致。

大機組試車應采取的措施

1 試車組織

建設單位要組織成立以設計、施工、監理、物資供應、生產及保運的大機組試車組織機構，配備工藝、設備、儀表、電氣等專業技術人員，試車方案和試車條件要經過設計、施工、生產、制造廠、監理等單位聯合審查確認。涉及外方人員配合的工作，要及早加強溝通協調，制定制造廠家技術人員到現場服務的工作計劃，確保界面有效銜接。大機組試車團隊應根據現場需要組織召開月、周、日例會及專題研討會，有效推動大機組的試車工作。

2 人員準備

要盡早選配有經驗的管理和技術人員，進入到大機組試車小組中開展試車準備工作，并以試車為契機，發現、鍛煉、培養技術骨干；采取集中培訓、技術交流、外出學習等方式，提高管理、技術、操作等人員的專業技能；組織大機組生產廠家的技術人員對建設單位的生產技術人員進行操作維護技能培訓，重點組織干氣密封、汽輪機原理、狀態監測等專題培訓，確保試車人員具備扎實的理論知識；應對操作人員進行試車方案、操作方法培訓，經考試合格取得上崗證方可進行操作；組織大機組試車專家參與、把關試車工作。

3 技術準備

一是強化管理制度。借鑒同類裝置試車及運行管理經驗，充分考慮煤化工大機組特點，提前制定并下發《大型機組試車管理實施細則》、《大機組特級維護管理實施細則》等主要管理制度；對重點工作實施標準化管理，制定《大機組油沖洗工作實施導則》、《大機組灌漿專業實施導則》等專項管理制度，規范大機組試車的各項工作，為大機組試車打下制度管理基礎。

二是做好技術資料編制審批工作。技術方案需要有現場工作經驗的技術人員編制。應詳細編制試車步驟、各關鍵步驟須達到的條件、檢查確認項目等。技術方案一旦經過相關部門審核生效，各編制、審核單位應負相應責任。要按照試車時間節點有計劃地編制單臺大機組技術操作規程、聯動試車方案計劃表及聯動試車方案。

三是要對大機組各項技術協議、外文資料進行收集匯總，翻譯成冊，對照協議進行設備驗收，對照技術資料指導試車相關工作。

四是每周編制大機組試車簡報，收集整理試車期間的原始數據與照片，對存在問題進行分析，落實措施并立即實施，也為以后大機組試車提供第一手資料，避免同類問題再次發生。

4 物資準備

要提前提報試車所需潤滑油（脂）、液壓油、易損件及備品備件等物資，到貨后要分析檢驗合格，同時注意各種物資保質期，防止過期變質。提前落實安全消防器材、通訊工具、檢修工具、試車現場標牌、狀態監測儀器等。根據設備維護及生產運行需要，討論確定設備管理（技術）人員、班組操作人員常規工具配備標準并進行配置。

5 施工管理

建設單位應當根據國家相關法律法規、行業規范建立和完善企業自身規章制度，按照相關制度加強對機組設備安裝質量的管控。安裝前要熟悉機組各技術資料，掌握機組特點；設備安裝前確保現場具備運輸、安裝條件；確認好機組安裝次序，明確機組安裝基本要求及安裝數據，提前對機組安裝方案進行審查。

安裝過程中建設單位生產人員要積極參與，檢查安裝質量。施工單位應抓收尾、保試車，按照設計和試車要求，合理組織力量，認真清理未完工程和工程尾項。建設單位應抓試車、促收尾，協調、銜接好收尾與試車進度，組織生產人員盡早進入現場，及時發現問題，以便盡快整改。大機組“三查四定”工作要盡早開展，涉及功能性項目，應充分研究，借鑒同類裝置經驗，提出整改意見，早發現、早整改。維保單位要第一時間參加“三查四定”工作，了解設備安裝、調校、試運各個環節，盡快進入角色。

安裝后要做好設備清洗、油運工作。化學清洗要確保被清洗金屬表面清潔，基本上無殘留氧化物和焊渣，無明顯金屬粗晶析出的過洗現象；要控制好金屬腐蝕速度、腐蝕總量。設備清洗表面應形成良好的鈍化保護膜，金屬表面不出現二次浮銹，無點蝕，固定設備上的閥門等不應受到損傷。各階段廢液在處理達標后方可排放。

在油沖洗前，應將油系統中的設備、閥門、管道徹底檢查并清理干凈。油站油箱必須用面團清理干凈，無可見雜質方能向油箱注油。油循環必須用壓縮機廠家規定的潤滑油。油箱在加入潤滑油前已作檢查，內部沒有任何肉眼可見的污物；事先對制造廠攜帶的油管線、閥門、設備進行抽檢。系統油循環檢驗合格后，拆除臨時設施，裝好流量、溫度、壓力等檢測部件。并將各軸瓦拆出，檢查是否有雜質，清洗后回裝。要嚴格按照機組廠家油系統循環合格標準進行檢查，確保不影響機組下一步的試車工作。

6 試車條件準備

大機組等關鍵設備試車應具備以下條件：機組安裝完畢，質量評定合格；系統管道耐壓試驗和冷換設備氣密試驗合格；工藝和蒸汽管道吹掃或清洗合格；動設備潤滑油、密封油、控制油系統清洗合格；安全閥調試合格并已鉛封；同試車相關的電氣、儀表、計算機等調試聯校合格；試車所需要的動力、儀表風、循環水、脫鹽水及其它介質已到位；試車方案已批準，指揮、操作、保運人員已到位；測試儀表、工具、防護用品、記錄表格等準備齊全；試車設備與其相連的系統已隔離開。試車區域已劃定，有關人員憑證進入；試車需要的工程安裝資料由施工單位整理完，可提供試車人員借閱；要確保安全防護及設施到位，通道暢通，針對試車過程中“人、機、物”的不安全狀態，分別做好風險識別，制定大機組試車應急預案，絕對保證試車人員及設備安全；要提前辦理大機組相關的特種設備注冊取證手續，保證試車投用依法合規。

大機組試車涉及專業多、技術性強、試車過程協調組織工作量大，通過組織工藝、設備、儀表等專業人員早介入、深介入大機組技術交流、技術談判、設備出廠驗收、現場安裝等過程，確保大機組系統配置合理及備品備件齊全，能夠滿足試車以及正常生產的要求；扎實做好技術資料準備和人員培訓工作，建立強有力試車組織機構，統籌協調大機組試車各項工作，按照早試車、早暴露問題的原則積極開展大機組試車工作，及時發現問題，及時處理解決問題，確保大機組試車工作順利開展，為新建項目按計劃試車成功，并安穩運行打下堅實基礎。