氨冰機密封油系統跑油原因分析及處理

張曉暉

(錦西天然氣化工有限責任公司,遼寧 葫蘆島 125001)

錦西天然氣化工有限責任公司(以下簡稱錦天化)是以天然氣為原料的大型化肥企業，合成氨裝置采用美國布朗工藝流程，設計產能為30萬t/a。氨冰機100C3的作用是將合成冷凍系統閃蒸的氣氨加壓后，在循環水冷卻下冷凝成液氨，為合成系統及分子篩入口前的各氨冷器提供冷量。

1 氨冰機密封油系統

錦天化氨冰機100C3是由沈鼓制造的EHNK 3MCL456型離心壓縮機，單缸兩段壓縮。氨冰機100C3與驅動透平共用一套油系統，潤滑油從油箱通過潤滑油泵P34加壓后，經過濾后分別送到控制油系統、潤滑油系統和密封油系統。氨冰機100C3采用的是機械密封，與介質氨接觸的污油經過污油捕集器及脫氣槽處理后流回油箱，循環利用。到達機組兩端機械密封腔室的密封油，大部分油經過襯套密封外側隨潤滑油一起回到油箱，小部分流經端面密封之后進入污油捕集器V45A/B進行分離，通過浮球自動控制去往脫氣槽，最后回到油箱，氣體經過除霧器V56后送往壓縮機一段回收利用。壓縮機密封系統簡圖見圖1。

圖1 壓縮機密封系統

因為壓縮機的缸體壓力低于密封油的最小操作壓力，從二段入口引出一股緩沖氣注入平衡氣體管線，使腔室“E”受壓，壓縮機的出口氣體經過迷宮密封“A”進入腔室“B”，與腔室“E”來的緩沖氣一起通過平衡氣體管線返回到壓縮機入口，而少量密封油與腔室“E”來的緩沖氣進入腔室“R”，腔室“R”與參考氣管線相連，參考氣的壓力送給油壓調節系統，通過PDCV625自力式調節閥控制密封油壓力恒定地保持在高于密封油參考氣0.3MPa的水平。

2 氨冰機密封油跑油現象

2020年2月3日，巡檢時發現100C3污油捕集器V45A滿液，通過液位計導淋排放后,液位仍無法控制，現場臨時將高壓端密封油進入V45A的污油切換到V45B單側運行，此時油箱液位稍有下降，并補油2桶。2月4日,發現油箱液位仍緩慢下降，通過對油冷器、密封油壓力調節閥檢查，未發現外漏跑油部位。通過對后系統氨中油指標以及成品尿素發黃等現象的分析，判斷是密封油系統跑油進入了壓縮機缸體，并被壓縮氣體帶入工藝系統。

3 密封油系統跑油原因分析

密封油主要有兩種途徑進入壓縮機缸體：一是經污油回收系統返回到一段入口，二是從缸體密封處直接進入缸體。

3.1 機封損壞或機封輔助密封件磨損

機組長時間運行，機械密封等組件存在損壞、老化磨損等情況，將會導致污油回流量加大，影響污油捕集器處理能力，部分污油會通過機組軸端迷宮密封進入缸體內，造成密封油跑油事故。機械密封動靜環損壞，其相應部位的振動值應該會出現異常，對比機組運行狀況，有關運行參數一切正常。 因此，該原因可排除。

3.2 污油捕集器浮球回油針孔或出口油路堵塞

污油捕集器V45A/B液位調節是通過浮球控制針型閥的開關，實現污油的油氣分離。當回油針型閥孔或出口油路堵塞，導致V45A/B滿液后,污油從捕集器頂部的排氣閥直接進入除霧器V56，從而返回壓縮機一段入口，導致油進入缸體內部。

3.3 機組到V45A/B管路堵塞

壓縮機污油回油管線到污油捕集器V45A/B的管線堵塞，會導致雙迷宮系統的參考氣腔室“R”內壓力達到密封油的壓力0.9MPa，使得密封油從腔室“R”經過迷宮密封進入環形腔室“E”中，并通過平衡氣管線進入腔室“B”返回壓縮機入口，進入機組缸體內。

4 采取的措施

根據以上分析，分別對污油捕集器V45A/B浮球回油針孔及出口油路、機組到V45A/B的管路進行檢查。

4.1 污油捕集器浮球回油針孔及出口油路檢查

結合現場發現,除霧器V56比正常情況下排油量增多,且高壓端密封油回油管路溫度較低，懷疑高壓端污油捕集器V45A浮球針孔塞。將高壓端與低壓端密封油回油管線間的連通閥打開，隔離V45A，對V45A回油針孔進行解體檢查，發現浮球已被油垢堵死(見圖2)。清理浮球的同時，打開V45A氣側出口閥,發現出口管線暢通，排除出口管線堵塞的可能。V45A回裝投用后，管線溫度依然較低，跑油問題沒有得到解決。

圖2 浮球清理前后對比

4.2 高壓端回油至V45A段管線檢查

將高壓端與低壓端密封油回油管線間的連通閥打開時，發現V45A連通閥前段管路溫度升高，但連通閥后段管路溫度依然偏低。判斷為連通閥后段到V45A入口管路堵塞(見圖1虛框部分)。考慮到作業現場的安全，將V45A解體，出口安裝假件，通過膠管引至室外油桶內。然后采用蒸汽加熱及振動方法進行疏通，最終將管線內的油垢塊排出。

管線疏通后，高壓端機械密封污油捕集器V45A恢復投用，通過較長時間的運行觀察，氨冰機運行穩定，機組油箱液位正常，沒有再出現跑油現象。

5 結語

通過此次的故障在線處理，解決了氨冰機密封油系統跑油的問題，避免了一次裝置停車檢修，為裝置的穩定運行創造了條件，并為該機組以后的運行維護和類似故障的分析處理積累了經驗。