EVA超高壓壓縮機冷卻沖洗油黏度升高的分析

欒世航

（江蘇斯爾邦石化有限公司，江蘇 連云港 222000）

1 機組描述

某石化有限公司10萬t/a釜式法EVA裝置，采用Basell工藝，于2017年5月投產。K8二次壓縮機是該裝置最核心的設備，其作用是輸送并壓縮乙烯和VA氣體，它的穩定運行是整個EVA裝置長周期安全、穩定生產的關鍵。該套EVA裝置生產至今，多次出現冷卻沖洗油粘度升高的現象，導致柱塞溫度居高不下，嚴重影響裝置的長周期穩定生產。為保證壓縮機正常運行，只能通過潤滑油的置換來延長裝置運行時間，造成極大的成本損失。通過對壓縮機潤滑油系統的原理與結構進行針對性分析，從而判斷導致冷卻沖洗油粘度升高的原因，并做出應對措施，以達到裝置長周期生產目的。

2 潤滑油系統基本描述

K8二次壓縮機有3套獨立的潤滑油系統，分別為氣缸潤滑油系統、曲軸箱潤滑油系統和冷卻沖洗油系統。

2.1 氣缸潤滑油

氣缸潤滑油使用的是TOTAL ORITES TW 220K，作用是在柱塞和高壓填料之間形成油膜，潤滑柱塞，降低柱塞溫度，并沖刷高壓填料間因壓縮機內部高壓聚合而產生的微量自聚物。氣缸潤滑油由罐區的油罐輸送至壓縮機附近的油箱，通過高壓油泵注入壓縮機氣缸內，與工藝氣體直接接觸，是消耗油。

2.2 曲軸箱潤滑油

曲軸箱潤滑油使用的是SHELL Morlina S2 B 150，作用是潤滑曲軸箱組件，如曲軸、連桿、十字頭框架及滑靴、軸承等。曲軸箱潤滑油有一套獨立的潤滑油站，是閉路循環油。

2.3 冷卻沖洗油

冷卻沖洗油使用的是SHELL Ondine 100，作用是冷卻、沖洗和潤滑高壓填料函、低壓填料和彈性導桿，并潤滑低壓填料和彈性導桿的潤滑油。冷卻沖洗油有一套獨立的潤滑油站，是閉路循環油，由于潤滑低壓填料時會有少量隨低壓泄漏氣排出，存在一定的消耗。冷卻沖洗油黏度升高后，流動性變差，冷卻效果不好，無法及時撤走高壓填料的熱量，會導致柱塞溫度升高，影響長周期穩定運行。

3 冷卻沖洗油黏度異常變化的原因分析

三套潤滑油系統相互獨立，但如果互相之間密封失效，潤滑油從密封處泄漏，就會出現各系統間竄油的情況。冷卻沖洗油使用的是SHELL Ondine 100，運動黏度（40℃）為100mm2/s；曲軸箱潤滑油運動粘度（40℃）為150mm2/s；氣缸潤滑油黏度為（40℃）220mm2/s。通過潤滑油運動黏度來看，不管是曲軸箱潤滑油，還是氣缸潤滑油，竄入冷卻沖洗油系統都會導致冷卻沖洗油黏度變高，那么通過各系統間的結構來分析竄油的可能，并對竄油的條件進行針對性剖析，才能得到專項應對方案，消除或減少竄油情況。為能觀察到冷卻沖洗油的黏度變化，需要定期對其進行取樣分析，才能及時發現問題及時處理。

3.1 冷卻沖洗油竄油的可能

如圖1所示，曲軸箱和中體間有兩道油封，分別封住曲軸箱潤滑油和中體部分的冷卻沖洗油，兩道油封的底部有泄漏孔，泄漏孔底部連接軟管排入廢油桶。如發生油封泄漏的情況，潤滑油會從泄漏孔排出，故曲軸箱潤滑油和冷卻沖洗油之間的潤滑油發生竄油的可能極小。如果油封嚴重磨損或裝反，潤滑油還是有可能附著在彈性導桿上以油膜的形式發生互竄，如冷卻沖洗油竄入曲軸箱潤滑油，會嚴重影響曲軸箱運動部件的潤滑質量，同時，曲軸箱潤滑油液位會升高，此時需要對曲軸箱潤滑油進行取樣分析，判斷潤滑油各項分析指標是否正常。但從油封結構上可以判斷，如油封嚴重泄漏或裝反，而此時的泄漏油量會比平時明顯增加，且遠多于進入曲軸箱的潤滑油量，所以做好泄漏油量的巡檢可以避免曲軸箱和中體間竄油的問題。而且可以在每個缸分別對應的泄漏孔出口增設取樣閥，根據泄漏孔排出廢油的油量，判斷對應兩道油封的泄漏情況，如某個缸的泄漏孔的廢油量明顯多于其他缸，證明其油封失效，需要安排檢修計劃更換油封。

圖1 壓縮機剖面示意圖

冷卻沖洗油主要分布在中體和氣缸，氣缸潤滑油主要潤滑氣缸和柱塞，由于氣缸潤滑油壓力遠高于冷卻沖洗油的壓力，不存在冷卻沖洗油竄入氣缸潤滑油的可能。反之，氣缸潤滑油有可能竄入冷卻沖洗油。所以，當冷卻沖洗油粘度升高時，基本意味著氣缸潤滑油進入冷卻沖洗油系統。

如圖2所示，氣缸潤滑油通過單向閥注入高壓填料的填料函中，潤滑填料和柱塞，并隨工藝氣體進入下游反應單元，一部分隨高壓泄漏氣排出氣缸，另有少量進入低壓填料隨低壓泄漏氣排出氣缸。冷卻沖洗油從低壓填料底部和高壓填料底部分別進入低壓填料和高壓填料，從頂部排出，循環至冷卻沖洗油系統內；一部分冷卻沖洗油在低壓填料中從泄漏油孔返回中體，另有少量隨低壓泄漏氣排出氣缸。

圖2 冷卻沖洗油、氣缸潤滑油、泄漏氣的分布

3.2 低壓填料冷卻沖洗油竄油的具體分析

如圖3所示，冷卻沖洗油從冷卻沖洗油入口（D）進入，經過低壓填料函內的流道，潤滑低壓填料組件，從冷卻沖洗油出口（F）排出。其中低壓填料組件間的少量潤滑油，有一部分從泄漏孔（H）排至中體段，另一部分在柱塞和低壓填料表面從低壓泄漏氣出口（G）排出壓縮機機體。

當低壓填料的（C）段刮油環和密封組件發生磨損時，（C）段填料的密封性能下降，工藝氣體進入低壓填料的量增加，即低壓泄漏氣（G）泄漏量增加，同時，氣缸潤滑油的量隨低壓泄漏氣進入低壓填料的量增加，并隨著低壓泄漏氣（G）泄漏至氣缸外。當低壓填料的（B）段密封組件發生磨損時，雖然大部分氣缸潤滑油已經隨低壓泄漏氣泄漏至氣缸外，但仍有未隨低壓泄漏氣泄漏至氣缸外的部分，被冷卻沖洗油（D）帶出低壓填料，從出口（F）返回到冷卻沖洗油油箱，另一部分在低壓填料間與低壓填料混合從（H）口排至中體。

A 中體側低壓填料函段 E 高壓泄漏氣出口 B 中間低壓填料函段 F冷卻沖洗油出口 C 氣缸側低壓填料函段 G 低壓泄漏氣出口 D 冷卻沖洗油入口 H 泄漏油出口

如把（H）泄漏油孔堵死，此時，本該從（H）口排出的填料間的氣缸潤滑油和冷卻沖洗油混合體，會有一部分被冷卻沖洗油順著流道帶走從F口排出，但還有一部分會順著低壓泄漏氣（G）排出壓縮機。即從（G）口排出壓縮機機體的氣缸潤滑油量增加，被冷卻沖洗油從（F）返回冷卻沖洗油系統的氣缸潤滑油量相對減少。故當出現潤滑油黏度升高的預兆時，又無法及時更換填料時，可以將（H）口堵死，這樣帶來的影響是，冷卻沖洗油從（G）口排出的量也會隨之增加，導致冷卻沖洗油的消耗量變大。

4 冷卻沖洗油竄油的現象和應對措施

冷卻沖洗油竄油的現象：

（1）冷卻沖洗油箱油位在未補油的情況下，油位升高或無下降趨勢。

（2）冷卻沖洗油定期取樣分析，黏度有持續上漲趨勢。

（3）柱塞溫度升高（多種原因）。

應對措施：

（1）對冷卻沖洗油進行定期分析，觀察潤滑油質量變化，如有異常及時置換或更換冷卻沖洗油。

（2）定期更換低壓填料密封組件。

（3）在低壓泄漏氣出口管線上增加取樣設施，通過泄漏出來的潤滑油黏度判斷是哪個氣缸存在竄油情況，以便更換對應的低壓填料。

（4）將低壓填料O型圈升級為全氟醚材質，避免VA的腐蝕，延長密封件壽命。

（5）圖3泄漏油（H）口堵死，減少氣缸潤滑油進入冷卻沖洗油系統的量。

（6）升級密封組件型式，增加密封性能。

5 結語

冷卻沖洗油黏度的穩定是二次壓縮機穩定運行的基礎，而低壓填料密封組件的密封性能，是保證氣缸潤滑油不會竄入冷卻沖洗油系統的關鍵。定期進行冷卻沖洗油的取樣分析和檢查，做好低壓填料密封組件的定期更換，才能提前發現問題，進行針對性處理，從而達到裝置長周期穩定運行的目的。