輕烴裝置膨脹機(jī)跑油的原因分析

楊長軍 ,馬壽利 ,劉 波

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠 ,河南濮陽 457162)

輕烴裝置深冷系統(tǒng)采用的膨脹機(jī)屬于速度型透平膨脹機(jī) ,以天然氣流動時(shí)速度的變化來傳遞能量。透平膨脹機(jī)具有轉(zhuǎn)速高、體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作維護(hù)方便等特點(diǎn),透平膨脹機(jī)是天然氣處理制冷系統(tǒng)的主要設(shè)備,它擔(dān)負(fù)著制冷和回收能量的重要作用。中原油田天然氣處理廠野山聯(lián)合站輕烴裝置透平膨脹機(jī)是四川生產(chǎn)的 PLPT-25/18.4-4型透平膨脹機(jī)組,處理氣量為 1 500 m3/h,設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速79 800 r/min。

1 膨脹機(jī)存在的問題

2010年 12月中旬膨脹機(jī)組在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下連續(xù)一周多出現(xiàn)油箱潤滑油液位下降過快的問題,致使膨脹機(jī)組潤滑油位接近最低限度,嚴(yán)重影響膨脹機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

2 膨脹機(jī)的組成及潤滑流程

透平膨脹機(jī)由主機(jī)、密封氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)組成。如圖1所示,供油系統(tǒng)由油泵、油箱、油冷卻器、油壓容器、油過濾器、油氣分離器、溢流閥、單向閥,測量儀表及其它的管道、閥門等組成。潤滑油的流程是油箱→油泵→潤滑油水冷卻器→雙聯(lián)過濾器→管線閥門→機(jī)前過濾器→膨脹機(jī)的軸、軸承部位潤滑→潤滑油和密封氣一同回油箱。潤滑油的主要作用是為軸、軸承、密封提供潤滑和冷卻作用。

圖1 膨脹機(jī)潤滑流程簡圖

3 故障排查及分析

3.1 檢查膨脹機(jī)組的操作工藝

膨脹機(jī)潤滑油通過油泵注入膨脹機(jī)組對膨脹機(jī)的軸和軸承等部位進(jìn)行潤滑,膨脹機(jī)在軸承和轉(zhuǎn)子之間采用迷宮密封并通入一定壓力的密封氣,一方面可減少低溫氣體的泄漏量,減少冷損,同時(shí)也可防止軸承的潤滑油滲入密封處,進(jìn)入膨脹機(jī)內(nèi)造成潤滑油損失。按照膨脹機(jī)操作規(guī)程啟動膨脹機(jī)前必需先通入密封氣再通潤滑油,停膨脹機(jī)后必需先斷潤滑油再斷密封氣。通過對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)記錄的檢查,發(fā)現(xiàn)在膨脹機(jī)跑油的這段時(shí)間因?yàn)樵蠚鈮毫Φ蛦栴}只停過一次膨脹機(jī),檢查當(dāng)班人員的停開機(jī)記錄,完全按照膨脹機(jī)規(guī)程開停膨脹機(jī),不存在違反膨脹機(jī)操作規(guī)程的問題。

3.2 檢查密封氣壓力

密封氣的作用是防止?jié)櫥瓦M(jìn)入到工藝氣體中或防止工藝氣體和油接觸,密封氣壓力必需稍高于軸密封間隙兩側(cè)的壓力,這樣才能防止?jié)櫥屯ㄟ^密封氣道流入機(jī)腔,造成潤滑油損失。對現(xiàn)場膨脹機(jī)運(yùn)行參數(shù)檢查,密封氣壓力 0.95 MPa,潤滑油進(jìn)機(jī)組壓力為 0.85 MPa,而且密封氣壓力在機(jī)組運(yùn)行期間基本保持穩(wěn)定,不存在潤滑油壓力高于密封氣壓力跑油的問題。

3.3 檢查膨脹機(jī)軸密封間隙

膨脹機(jī)軸的密封與膨脹機(jī)軸的間隙過大,造成密封失效,潤滑油通過密封和膨脹機(jī)軸的間隙流入膨脹機(jī)腔,造成潤滑油損失。停機(jī)后,經(jīng)維修人員檢查軸封間隙符合規(guī)程要求。

3.4 檢查潤滑油水冷卻器

出機(jī)組的潤滑油需要經(jīng)過冷卻,以保證進(jìn)機(jī)組的潤滑油溫度低于 50℃,本機(jī)組采用水冷卻器,潤滑油走殼程,水走管程,潤滑油進(jìn)入油冷卻器的壓力為 0.9 MPa,冷卻水的壓力為 0.3 MPa,如果冷卻器水管路穿孔,部分潤滑油由穿孔處流入冷卻水系統(tǒng),造成潤滑油損失。停機(jī)后,對冷卻器進(jìn)行測漏試驗(yàn),未發(fā)現(xiàn)冷卻水管束出現(xiàn)穿孔。

3.5 檢查油泵密封

膨脹機(jī)潤滑油泵采用的是螺桿油泵,油泵出口壓力為 0.9 MPa,如果油泵密封損壞,潤滑油壓力就會下降而且會發(fā)生泄漏,就會造成潤滑油損失。經(jīng)檢查現(xiàn)場油泵出口壓力 0.9 MPa,油泵壓力沒有出現(xiàn)下降,而且油泵密封周圍沒有發(fā)現(xiàn)有潤滑油泄漏。

3.6 檢查潤滑油箱壓力和油氣分離器

油箱的潤滑油自油泵輸入進(jìn)油管,經(jīng)油冷卻器和切換濾油器、機(jī)組進(jìn)口過濾器后分配到各個(gè)潤滑點(diǎn),再經(jīng)回油管回到油箱。潤滑油箱不僅要存儲潤滑油供給潤滑油泵,還兼作第一油氣分離器,通常油箱壓力一般不超過 0.6 MPa,潤滑油箱頂部密封氣的出口還有個(gè)油氣分離器,主機(jī)的密封氣與潤滑油一起進(jìn)入油箱,經(jīng)過油箱的初步分離后,再進(jìn)入油氣分離器后進(jìn)一步分離,使排出的密封氣中基本上不含潤滑油。如果油箱壓力高就會影響潤滑油的回油速度,直接影響膨脹機(jī)的軸溫,如果油箱壓力偏低,潤滑油和密封氣進(jìn)入油箱的速度就快,影響潤滑油和密封氣的分離效果,同時(shí)如果密封氣出口的油氣分離器出現(xiàn)故障也會影響分離效果,使密封氣帶走大量潤滑油,造成潤滑油損失。

2010年 12月初對輕烴裝置改造時(shí)為了回收利用密封氣,直接把油箱密封氣出口管線與輕烴裝置原料氣入口分離器直接連接,因?yàn)槿肟诜蛛x器壓力為 0.15 MPa,油箱壓力和密封氣出口壓力也為 0.15 MPa,而改造前的油箱壓力為 0.4 MPa,經(jīng)分析改造后的膨脹機(jī)油箱壓力低易造成密封氣和潤滑油回流速度快,影響油箱油氣分離效果,容易造成潤滑油損失,同時(shí)停機(jī)后檢查油氣分離器也已損壞,分離油氣效果差,進(jìn)一步造成密封氣帶走大量潤滑油,造成潤滑油損失。分析原因后,把潤滑油箱壓力通過密封氣出口閥門調(diào)節(jié)為 0.35 MPa,同時(shí)更換油氣分離器,重新開機(jī)后,膨脹機(jī)潤滑油不再出現(xiàn)跑油現(xiàn)象。

4 結(jié)論

膨脹機(jī)組是液化氣裝置制冷系統(tǒng)的主要機(jī)組,潤滑油是保證膨脹機(jī)組平穩(wěn)、高效運(yùn)行的重要保障,要保證潤滑油的平穩(wěn)供給就必需嚴(yán)格按照操作工藝,嚴(yán)格按照控制好機(jī)組各項(xiàng)參數(shù),同時(shí)還要按時(shí)檢查和保養(yǎng)膨脹機(jī)組,這樣才能保證機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。