乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障及措施研究

摘要：乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障對于生產發展來說是很不利的，所以本文作者就乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障來探討離心機式壓縮機組反轉的一戶，基于目前發生過的故障現象和數據來進行分析，確定壓縮機系統的反向推動力與乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障之間的關系，從而找出解決的措施。

關鍵詞：乙烯裝置;裂解氣壓縮機;反轉故障;措施

乙烯裝置在新時代朝著節能、大型方面發展，目前國內的大型乙烯裝置相繼出現了各種故障：機組停機、反轉故障等，所以乙烯裝置的壓縮機組系統的合理設計與布置都成為人們比較愿意關注的問題。國外比較成熟的是150萬t/a乙烯和裝置的設施，文章以100萬t/a乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障為例探討故障出現的原因和對策。

1.乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉

目前技術的進步讓乙烯裝置的生產實現了平穩高效運行，所以大型檢修的周期增加維護需要的時間逐漸減少，但是仍舊會出現正常情況下故障?，F代大型乙烯裝置裂解氣壓縮機實現了自動化控制，控制系統可以實時檢測各個部分的溫度與壓力等，如果出現超過系統承受的數值之后系統會自動停止工作，以此來提醒人們機組故障保證設備人員的安全，從而實現對裝置的保護。大型乙烯裝置裂解氣壓縮機運行是驅動汽輪機蒸汽管線壓力波動，或者是軸向振動超時引發的停機，停機之后裂解氣壓縮機迅速降低直到轉速為0，然后開始反向運轉。

乙烯裝置的主要工藝流程是：裂解和急冷，裂解氣的壓縮和干燥、裂解氣的深冷、脫甲烷、脫乙烷、乙炔加氫和乙烯精餾、脫丙烷和脫丁烷、丙二烯、丙炔加氫和丙烯精餾、丙烯與乙烯制冷。其中裂解氣壓縮機是乙烯裝置的關鍵，性能的優劣決定了乙烯裝置的生產能力，按照工藝流程和壓縮參數的要求把裂解氣壓縮機設置成為四段或者是五段，從而保證壓縮機需要工藝流程壓力[1]。

2.乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障分析

在乙烯裝置中，反轉故障是在轉速變化的情況下，緊急停機信號發出之后激素的轉速迅速降低，當系統轉速下降為0之后，轉速達到0r/min之后轉子的速度并沒有下降反而增加。根據轉子軸心軌跡運動的方向可以判斷出離心式壓縮機的運轉方向，軸心軌跡是轉子的軸心，相對于軸承座與軸線垂直平面內的運動軌跡，轉軸運動的方式有兩種，正進動與反進動，即轉軸轉動方向的渦動。當裝置在正常運行的時候轉子軸心的軌跡進動方向是正進動，當機組靜部件連續或者發生摩擦的時候轉子軸心軌跡的進動方向是反進動方向，頻譜會伴隨著諧波分量或者分數諧波振動分量出現高頻振動分量?？梢岳肧8000在線狀態檢測系統來對停機狀態的整個裝置進行檢查，根據轉軸的運動軌跡判斷正進動與反進動?？紤]到激素各缸的動靜部件在降速到一定階段的時候發生摩擦的可能性很小，而頻譜并沒有明顯的摩擦成分，所以排除反進動過程中出現的動靜部件摩擦。S8000系統在線狀態檢測要人工進行設置，本質上無法判斷識別運動軌跡的轉變，只能根據瞬停來判斷。而乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障出現的原因是由于壓縮機各段進出口壓力不均衡的情況下降，高壓氣體反向流動產生推動力，當壓縮機組處于緊急停車的狀態下系統的側氣體壓力瀉放不及所以出現的推動轉子反向旋轉[2]。

3.乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障措施

防止裂解氣壓縮機緊急停車反轉的關鍵在于是夠能夠在合理的時間內降低反向推動力，所以乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障的解決措施是減少蓄能溶劑和快速進行循環平衡、亦或能量釋放，都是可以有效的防止激素反轉的有效措施。在設計階段可以減少系統的蓄能容積，可以通過合理布置管路和各段社會上出口單向閥來進行裝置的優化，但是隨著經濟的快速發展人們對裝置的需求也日益向大型化方向發展，而且對節能性能等方面也有了更多的要求。乙烯裝置的設計往往被管路與單向閥的阻力降。所以就目前的裝置裂解氣壓縮機而言，預測裝置中的四段和二段出口增設單向閥應該是可行性辦法之一。

所以對于這個方面的優化設計，以三返一或者五返四的系統為例，系統進行優化設計的時候選擇合適的防喘閥流通能力實現系統內部的快速平衡，也可以具備防喘振控制的性能。機組在運行的時候裝置消缺會增設了一個DN450的“三返一”旁路防喘振閥，這種閥不參與到防喘振控制但是可以在緊急停車的時候動作。改造前后的系統壓力平衡時間大約在43.2s，優化之后平衡的時間縮短到26.6s，有效的減少了壓縮機的翻轉推動力的可能性。合理的設計上可以放反向推動力的能量釋放得以快速實現，可以通過出入口罐放火柜系統的排放能可以控制方案來實現。但是在那之前要充分平湖火柜系統整體上的瀉放能力，防止瀉放能力不夠而帶來附加的危險[3]。

結語：裂解氣壓縮機的系統流程復雜并且受很多因素控制，所以除了方式機組反轉與優化設計方案之外，故障的發生還與停機時候系統設備的運行狀態有很大的關系，防喘振閥和放空閥之間的動作時間、汽輪機速關閥、單向閥嚴密性、壓縮機的單向閥的嚴密性等。離心式壓縮機緊急停車的過程中，機組在線狀態檢測系統在判斷是否故障的情況。機組緊急停機之后，反轉的反向推動力中的一段、二段、四段等對機組的反轉起到了很重要的促進作用。所以防止離心式壓縮機緊急停車的反轉可以通過多種方式來解決，其中比如系統的合理布置與出口單向閥的有效配置都是解決實際反轉問題的有效手段。

參考文獻：

[1] 張喆.乙烯裝置裂解氣壓縮機反轉故障分析和對策[J].石油化工設備技術，2013，34（3）：40-44.

[2] 周巍.乙烯裝置裂解氣壓縮機結焦問題研究與對策[J].乙烯工業，2011，23（3）：47-49.

[3] 楊思思，王小鵬，邢桂坤.乙烯裝置裂解氣壓縮機級間結焦的誘因、機理及其對策[J].化工設備與管道，2018，55（1）.

作者簡介：

王羽，男，1987.12.22，在大慶石化公司化工一廠乙稀車間分離班長，聯系地址：大慶石化公司化工一廠，郵編：163000。