渣油加氫裝置進(jìn)料泵故障原因和分析

宋運通 王志坤

（中國石油天然氣股份有限公司華北石化分公司）

渣油加氫裝置進(jìn)料泵是渣油加氫處理裝置中的核心設(shè)備。 渣油加氫裝置進(jìn)料泵為蘇州蘇爾壽泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的多級離心泵，型號為GSG B2B 100-350B/10， 揚程2 531.2m, 流量245m3/h，軸功率2 511kW，轉(zhuǎn)速3 955r/min，最大允許工作溫度245℃。 該設(shè)備在裝置運行期間，由于工藝操作波動，出現(xiàn)了嚴(yán)重故障，給裝置平穩(wěn)生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重影響。 筆者對進(jìn)料泵發(fā)生的故障及其原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的操作建議。

1 設(shè)備故障

渣油加氫裝置運行期間， 進(jìn)料泵運行平穩(wěn)。2019 年3 月2 日渣油加氫裝置需要停工退守，當(dāng)班班組按照操作指令于23：00 開始引柴油進(jìn)料對渣油裝置Ⅰ系統(tǒng)進(jìn)行置換，期間泵入口溫度由220.0℃按30℃/h 的降溫速度降溫，因自罐區(qū)引來的柴油溫度在40.0℃左右， 當(dāng)改至全柴油進(jìn)料工況后，泵入口溫度下降較快，次日2：00 時泵入口溫度已降至70.0℃左右。 2：10 時，因罐區(qū)柴油泵故障，導(dǎo)致裝置原料輸入中斷，裝置運行改閉路循環(huán)，將分餾單元分餾塔底油改回原料罐，此時分餾塔底油溫較高，造成原料油泵入口溫度大的波動， 期間泵入口溫度在2：46 降到最低為40.4℃，3：15 升至最高為113.0℃。3：18 時P-101A加氫進(jìn)料泵驅(qū)動端軸瓦振動發(fā)生較大波動，3：28出現(xiàn)驅(qū)動端振動高報，內(nèi)操人員聯(lián)系外操現(xiàn)場檢查，外操人員到達(dá)現(xiàn)場停泵。

2 拆檢維修

停泵后，拆檢P-101A 加氫進(jìn)料泵（圖1）。

圖1 P-101A 加氫進(jìn)料泵拆檢現(xiàn)場照片

拆檢泵體后，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動端泵軸、軸承軸瓦和軸承箱均發(fā)生嚴(yán)重磨損，油封也有磨損，機(jī)械密封軸套發(fā)生變色；對泵進(jìn)行解體檢查發(fā)現(xiàn)，中間軸套與中間鼓套有磨損，非驅(qū)動端定位套有輕微磨損跡象，驅(qū)動端機(jī)械密封軸套磨損。

3 故障原因分析

因該進(jìn)料泵屬于渣油加氫裝置的核心設(shè)備，故分別在DCS 和SIS 中設(shè)置了監(jiān)控系統(tǒng)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，還配置了System 1 設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)。 該泵組的DCS 系統(tǒng)具有泵軸承振動與溫度、 軸位移、齒輪箱軸承振動與溫度、電機(jī)軸承振動與溫度和電機(jī)定子溫度的在線監(jiān)測功能，SIS 系統(tǒng)具有潤滑油壓力與軸位移聯(lián)鎖停泵保護(hù)功能。 根據(jù)P-101A 加氫進(jìn)料泵運行期間工藝參數(shù)的變化，結(jié)合System 1 設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)分析振動情況。

從圖2 中可以看到，2019 年3 月3 日3：10～4：00 泵驅(qū)動端振動出現(xiàn)大幅波動。 在3：28 時振幅達(dá)150μm 以上，超過停機(jī)值，隨后振動略有下降但持續(xù)波動， 到3：50 左右振幅急劇增高達(dá)到最大值。

圖2 P-101A 加氫進(jìn)料泵振動趨勢

圖3 P-101A 加氫進(jìn)料泵振動分析一

從圖3 中可見，泵驅(qū)動端振動在3：28：59 波 動時，全頻譜瀑布圖顯示主要頻率為66.25Hz，該頻率成分為泵的工頻，進(jìn)動方向為正進(jìn)動；軸心軌跡顯示接近橢圓，軌跡重復(fù)性較好；軸心位置左右平移近750μm。 此階段可能為泵進(jìn)口原料流量波動，導(dǎo)致溫度變化較大，最終造成轉(zhuǎn)子發(fā)生局部熱彎。

從圖4 中可見，泵振動持續(xù)波動，在3：49：57時，振幅達(dá)315μm，此時全頻譜中一倍頻已經(jīng)反進(jìn)動，尤其在全頻譜瀑布圖中可看到進(jìn)動方向由正到反的過程。 軸心軌跡接近橢圓，進(jìn)動方向也是反進(jìn)動；軸心位置左右平移近1 000μm。 此階段進(jìn)口原料流量繼續(xù)波動， 導(dǎo)致熱彎進(jìn)一步劣化，振動持續(xù)升高，軸心位置左右平移，最終發(fā)生碰磨。 但同期軸位移變化不明顯，機(jī)組未發(fā)生軸位移聯(lián)鎖。

圖4 P-101A 加氫進(jìn)料泵振動分析二

根據(jù)泵啟動后的運行情況，基本可以排除泵制造、安裝過程的原因，結(jié)合泵振動突發(fā)前的工藝操作變動，初步判斷原因為：驅(qū)動端位于泵入口側(cè)，泵入口介質(zhì)溫度波動過大引起泵體內(nèi)部冷熱不均勻，導(dǎo)致泵軸軸心偏離，轉(zhuǎn)子發(fā)生局部熱彎，泵體振動加劇；泵體振動大又未及時處理，導(dǎo)致熱彎進(jìn)一步劣化→軸承磨損加劇→溫度升高→軸瓦燒壞→振動加劇。

4 操作建議

隨著裝置大型化，對設(shè)備的可靠性要求越加嚴(yán)格，對泵輸送介質(zhì)的溫度、壓力等工藝參數(shù)的要求也相應(yīng)提高［1］。 P-101A 加氫進(jìn)料泵出現(xiàn)的故障，源于裝置工藝操作的異常波動。 為此，對高溫?zé)嵊捅玫倪\行維護(hù)提出一些操作建議：

a. 熱油泵暖泵期間溫升速度控制在2℃/min以內(nèi)，并且瞬間升溫值要控制在50℃以內(nèi)［2］，暖泵期間控制泵體上、下部位溫差在30℃以內(nèi)，且暖泵期間不宜盤車；

b. 暖泵結(jié)束后，泵體溫度與介質(zhì)之間的溫差應(yīng)在30℃以內(nèi)［3］。

c. 工藝操作調(diào)整期間， 熱油泵機(jī)泵入口溫度變化不能超過30℃/h， 這一點尤其要引起高度重視，特別是要對各種工況調(diào)整時，應(yīng)提前做好預(yù)案；

d. 由本設(shè)備發(fā)生的故障可以看出，泵驅(qū)動端振動出現(xiàn)波動時非驅(qū)動端振動沒有明顯的變化，軸位移也沒有明顯變化，軸承振動波動大以后軸承溫度有了明顯的上升， 前期考慮到儀表故障率，只保留了軸位移聯(lián)鎖停泵，軸承振動和軸承溫度異常只設(shè)了報警提示，這就需要結(jié)合設(shè)備的實際情況慎重考慮。