延長乙烯裝置轉動設備運行周期的措施及應用

孫大志

（中國石油大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

目前，在石油化工行業中，生產裝置的運行周期越來越長，生產裝置停工大檢修頻率由最原始的每年一次到每3 年一次，甚至延長到如今的4 年或5 年一次，由此可見，一個生產裝置的長周期穩定生產運行非常重要，帶來的經濟收益也非常可觀。石油化工生產裝置的運行周期延長與設備是否“長、滿、優”運行息息相關，如何使石油化工生產設備更穩定優異的服役，以達到動靜設備壽命全周期運行的目標。為此，本文結合石油化工企業乙烯生產裝置設備運行經驗，重點論述風機類、離心泵類等動設備在生產運行中遇到的各類高頻故障問題，并提出相應的治理、預防措施和前沿科技應用，以實現延長石油化工生產設備長周期穩定運行的目的。

1 動設備高頻故障問題及治理、預防措施

石油化工生產裝置中的動設備主要分為泵、壓縮機、風機等，其中泵又分為離心泵、往復泵、齒輪泵、螺桿泵、噴射泵等。乙烯類化工生產裝置基本上包含了上述所說的機泵類型，日常運行中遇到的高頻故障問題及故障因素匯總如下。

1.1 風機類設備振動異常、振值超標

在乙烯生產裝置裂解爐頂層一般設置有引風機，主要是用于維持裂解爐爐膛負壓，保證燃料氣持續燃燒。引風機振動異常的原因較為多元化，加上基座普遍為非剛性固定的鋼梁，其不穩定性而帶來的振值偏高。如果風機振值出現了異常波動或升高情況，就需要密切關注并快速排查故障因素，以規劃出下一步檢修及運行方案。

1.1.1 轉子同心度問題

當存在平行不對中或角度偏移時，會引起兩根轉軸不同心，進而引發前后軸承箱內的滾動軸承內外環出現徑向扭力，表現為內外環之間交錯滾動，最終引發軸承振動異常。

預防措施：斷開聯軸節，完成轉子跳動檢查，通過調整定位螺栓或銅墊，優化兩機的相對位置或提升水平度來降低跳動數值，以達到運行標準。所以安裝精度的保證、定期對備/停用機泵同心度檢查也顯得尤為重要[1]。

1.1.2 動平衡問題

由于引風機轉子較長，葉輪直徑大，容易出現轉子葉輪質量中心與主軸中心偏離情況。引起這方面故障原因有3 個：葉輪處不均勻結垢或結垢物局部剝離；靜置時間過長，受重力作用，轉軸中部出現下垂撓度；配重金屬塊脫離。

預防措施：生產運行中，高溫煙氣夾雜的垢物沉積在轉子上，一般很難做到在線清除，常采用離線拆檢及清理葉輪積垢的方法。日常生產時需要結合工藝做好動態化調整，即燃料氣、煙氣采樣指標及燃燒狀態的管理，從來源上減緩或規避轉子結垢積灰。針對轉子靜態撓度下垂，撓度輕微偏差量是可以先手動盤車旋轉180°靜置一段時間（反復調整多次）便可以改善解決，若撓度偏差量較大，便需要將轉子吊出進行離線檢修，冷直修復及動平衡測試、調整配重塊等。所以裝置要對風機葉輪進行大周期性的下線篩查工作，提前干預轉子結垢問題；同時在風機停用時，也要保證定期盤車，或通過風機擋板的開度，使得風機存在一定慢速的自轉狀態，以此來避免轉子靜態撓度下垂的問題。

1.1.3 軸承問題

引風機軸承通常采用調心滾子軸承或雙列調心滾子軸承，用于約束轉子發生較大的軸向竄動。當軸承滾珠或滾道表面出現麻點、坑蝕或軸承保持架出現裂紋或剝離等情況后，同樣會引起軸承的振動升高甚至異常停機。

預防措施：軸承運轉在線監測，可以通過遠程的狀態監測和頻譜分析、數據采集等智能化設備加強軸承運轉的狀態監控，通過長期的數據采集分析和趨勢匯總，提前對“病癥”進行干預，以保證設備的長周期運轉。無論是軸承遠程監控的數據化管理還是人為的狀態監測，都必須要堅持記錄，軸承壽命臺賬要建立準確并隨檢修記錄在案。

1.1.4 潤滑問題

風機軸承潤滑常采用脂潤滑[2]。由于引風機位于高空平臺，軸承等部位常年受到陽光直射，軸承溫度普遍偏高，在夏季時尤為突顯。脂潤滑的弊端就比較明顯，由于長時高溫而引起油脂中油液析出，油脂干漬變質引發的潤滑不良導致振值升高的現象較為常見。

預防措施：軸承改造，改為潤滑油強制供給潤滑，通過循環降溫換熱達到良性的運行工況，可以良好的延長軸承運行壽命，避免軸承內局部高溫的情況出現，同時也可以大幅提升現場標準，避免了軸承箱及下方空間油脂的甩落積存。

1.2 離心泵類設備振動異常、振值超標

乙烯類裝置一大部分機泵都是離心泵，包括高速齒輪離心泵、液下離心泵、屏蔽泵等。故離心泵出現振動異常的故障頻率也相對較高，常見的高頻故障因子歸類如下：

1.2.1 凍脹問題

在北方的化工廠，由于季節的變化存在很大的溫差，室外局部地面會引起一定的凍脹情況。如果凍脹情況出現在機泵基礎上，就很有可能造成電機或泵體的振動短時異常升高。

預防措施：快速處理該類問題，可以通過臨時對電機的地腳螺栓進行微調，釋放由于基礎變形而引起的內部應力，使得振值恢復正常。

1.2.2 聯軸節膜片

膜片屬于彈性元件，靠膜片的彈性變形來補償所聯兩軸的相對位移[3]。但如果膜片出現了離鼓甚至斷裂情況時，會快速引起泵體側的振值異常升高，不再具備連續運行的條件。

預防措施：這項故障可通過日常維護或專項排查發現，需要使用頻閃儀對高速轉動的膜片進行檢查（調整頻閃倍數至機泵轉數的整數倍）。同時加強日常運行管理，對備用機泵進行定期切換，即可完成在運泵的停機強檢維護，也能促使備用泵試投試運工作，以防備泵靜置時間過長引起其余內在故障。

1.2.3 液下離心泵滑動軸承磨損或口環脫離

因為液下離心泵轉子較長，為了保證轉子的同心運轉，設定的滑動軸承起到了固定和潤滑的作用。但是對于要輸轉復雜介質的液下泵而言（例如急冷油排放泵），會由于介質中的硬質顆粒引發液下軸承的磨損，導致轉子的轉動無法同心而引起的振動異常，甚至造成口環的脫離而引起的機泵停機現象。

預防措施：最重要的就是要保證液下軸承的沖洗壓力，通過增大沖洗流量，延長軸承的使用壽命，進而達到長周期運行的方法。其次通過升級液下軸承材料，增加其抗磨損性，來延長整個機泵的運轉壽命。

1.2.4 支架剛性不足

對于轉動設備而言，基礎支撐或是框架支撐的強度尤為重要。如果支架或支撐強度較低，會導致約束剛度降低，隔離振動能力變差，引起電機的振動加劇。

預防措施：科學合理的增加支架的剛性和強度，筆者所在裝置就有過成功的案例。兩臺立式筒袋泵電機振動長期處于較高情況（泵體側振值正常），經過前期多次排查驗證、多角度、多層次的分析治理，最終確定其故障因子就是前文所說的電機的剛性支架過于單薄，最后通過將電機支架更換并加固強化后，振值成功由C 級降為A 級。

2 技術管理

2.1 動設備“健康式”管理理念

設備要從健康時開始管理，是指轉動設備從設計、制造、安裝、調試、使用及退役全過程全周期管理。管理工作要做到“居安思危”“如履薄冰”。“健康式”管理是筆者所在裝置依據設備運行的實際狀況，結合世界較前沿的管理理念提出的，真正做到配置優化、維護保養常規化、預防早期化、運行全壽命化。

2.2 動設備“全員式”管理模式

“全員式”管理是指從管理層到基層員工都要做到轉動設備的“人人”管理。結合各層級的“日-周-月-季-年”的排查巡檢流程，相互檢查、監督、補位、支持、糾偏、整改、排查、反饋、總結等。橫向對比，縱深學習，使得每名員工都能熟練的掌握設備管理流程和標準，同時又能使每名員工都自覺推進設備的自查自改，擁有主人翁意識。

積極推行“三位一體”和“五層防線”的檢查制。“三位一體”的概念指兩個方面，一個是工段管理，一個是技術管理。工段管理就是設備、工藝、工段技師協同共力直屬管理，而技術管理是指結合崗位員工日常檢查，設備專業人員定向的檢查，技術專業人的精密檢查。而“五層防線”是指崗位員工對轉動設備的“查、摸、聽、比、看”基礎狀態巡檢及監測作為第一層防線；設備專業人員的定向定期檢查作為第二層防線；技術專業人員的精密檢查頻譜分析等作為第三道防線；遠程監控系統的積極投用和實時監管運行作為第四道防線；針對問題機泵的專項深度技術診斷、攻關和運行維護工作作為第五道防線。

2.3 充分科學利用大檢修周期，做到全面評估、合理預估

科學合理的評估轉動設備運行工況，珍惜利用好每四至五年的運行周期，將暴露的問題總結規劃，將棘手問題通過停工檢修解決穩妥，避免影響周期運行穩定；同時也要預判評估未暴露的問題，針對任何轉動設備前期出現的“小毛病”，認真總結分析，做到去病要治根，否則忽視的任何一個小毛病都有可能成為“壓死駱駝的最后一根稻草”。

2.4 全員素質培訓，夯實技術管理

需要積極開展轉動設備的技術知識培訓、技術練兵、技術比武等，激發各層崗位員工的技能“學、鉆、用”的熱情。設備人員同時要優化設備管理體系，完善管理機制，打造嚴謹化、人性化的管理框架，同時加強自身的“三基”工作（即基層、基礎、基本功），夯實自身的專業技術及管理基礎。

3 科技應用

3.1 增加轉動設備離線監測手段

通過設立轉動設備離線監測系統，各單位的設備管理人員可在系統內查找每臺機泵自動形成趨勢曲線，方便及時掌控設備運行狀態，實現了轉動設備的動態維護和良性干預，可有效確保轉動設備的長周期運行。

3.2 提高設備國產化水平

進口設備國產化已是一種趨勢，它能提高我國設備科技先進性，提高裝備效率，具有明顯的經濟效益，適合我國企業發展要求，具有深遠的意義和前景。同時國產化設備采購周期短、標準統一、維修維護更加快捷。

2020 年，某裝置完成首臺高寒地區急冷油循環泵國產化攻關工作。經過多年的研討，與某泵業廠家共同合作，共同設計、共同研發的急冷油循環電泵于2020 年6 月成功投用，其工作效率、性能、機泵運轉狀態均達到優良，充分證明我國乙烯裝備技術將邁入下一個重要的國產化階段。

4 結束語

設備是石油化工行業的物質基礎，轉動設備又是其中的主力核心，生產裝置運行周期的長短是衡量化工企業設備技術管理水平的一個重要指標，同時生產運行對裝置和設備的要求不斷提高，這些對設備的管理和維護工作提出了更嚴格的要求。本文對于轉動設備頻發的各種故障表現、原因進行分析，并提出了相應的解決方案和預防措施，以期降低設備運轉過程中的突發故障率。在新形勢下，優化轉動設備的運行工況，提前干預故障因子，改善其運行瓶頸，并提高對動設備管理工作重要性的認識，進一步加強轉動設備管理工作，才能確保實現安全經濟的長周期運行目標，為企業營造良好的運營環境。