催化裂化Elliott富氣壓縮機軸位移緩慢上漲原因分析與對策

曹望廣 陳軍艦 孫春明

摘 要：針對大港石化催化裂化裝置Elliott富氣壓縮機運行過程中出現軸位移緩慢上漲，緩沖氣密封腔壓力逐漸升高的異常現象，從機械、工藝、儀表三個方面做了詳盡的原因分析，并給出了不停機的解決方案，確保壓縮機長周期平穩生產。

關鍵詞：軸位移；緩沖氣密封腔壓力；原因分析；對策

1 富氣壓縮機簡介

中國石油大港石化公司140萬噸/年催化裂化裝置富氣壓縮機（以下簡稱氣壓機）采用美國Elliott公司生產的離心式壓縮機，兩段八級，1996年12月投產，兩端密封型式為差動環式機械密封，富氣主要靠動靜環密封副間密封油形成的液膜進行密封，同時在密封腔內注入緩沖氣，以減少富氣與密封油的接觸，避免密封油受到污染，提高機械密封的使用壽命。此外，氣壓機兩端設有4支軸振動探頭，非驅動端設有2支軸位移探頭。

2 異常現象

2.1氣壓機軸位移上漲

目前，富氣壓縮機軸位移測點ZI554A、ZI554B單日變化幅度較大，每天變化幅度約為10～25μm，2017年7月機組檢修后投用初期ZI554A、ZI554B位移值約為-80～-70μm，當前位移值多數時間處在-10～0μm，2018年7月5日，ZI554A位移值最大波動至15μm，ZI554B最大波動至20μm，約持續6h后兩位移值又回落至-10～0μm，縱觀本周期ZI554A、ZI554B兩位移測點一年的變化趨勢，位移值有緩慢由“-”向“+”的漸進變化趨勢。

2.2緩沖氣密封腔壓力升高

氣壓機出口端緩沖氣密封腔體壓力PI305原量程為173Kpa，2017年檢修前該點壓力指示一直處于滿量程狀態，具體實際壓力未知，操作記錄本上未關注此參數點，無此點記錄。2017年檢修期間將該點量程擴至300Kpa，擴量程后初期壓力指示為270Kpa左右，2018年6月21日～7月4日該點壓力由286Kpa緩慢波動上漲至300Kpa，現場就地儀表盤壓力指示目前穩定在310～320Kpa之間，隨入口壓力升高而增大。儀表專業對變送器引壓管進行排液后壓力上漲8Kpa，校驗零點發現有2%的零點漂移，在消除零點漂移后壓力下降6Kpa，因此，儀表校驗前后壓力指示無明顯變化。該密封腔內壓力的升高與壓縮機軸位移向“+”方向漸變現象能比對上。

3原因分析

3.1機組負荷大

當前機組安全裕度控≮23%，反飛動流量FI825約135～150Nm3/min較大，機組負荷FI804約690～750Nm3/min較大，轉速5700～5800rpm較高導致指向進口方向的軸向力較大。

3.2平衡鼓密封磨損

富氣壓縮機出口端平衡鼓梳齒密封特別是定子側受正常氣流沖蝕磨損導致梳齒間隙增大。

3.3平衡關結焦或結鹽

富氣壓縮機出口端平衡管入口處或平衡管內部輕微結焦或結鹽。

3.4工藝波動

富氣壓縮機進、出口富氣壓力波動，汽輪機進、出口蒸汽壓力波動并通過膜盤聯軸器傳遞至富氣壓縮機。

3.5緩沖氣調節閥故障

緩沖氣壓差自力式調節閥誤開大，導致進氣量增大。

3.6壓縮機入口壓力較高導致密封腔背壓升高。

3.7儀表故障。

4不停機應對措施

4.1適當降低反喘振控制裕度

若ZI554A、ZI554B位移值持續向“+”方向變化，在保證機組安全運行不發生喘振的前提下，適當降低安全裕度，可按上一周期安全裕度≮20%進行控制，適當關小反飛動控制閥，降低反飛動流量，從而降低機組負荷，反應崗位通過降低機組轉速維持反再系統壓力平衡。

4.2降低機組負荷

適當降低機組負荷或采取微降穩定系統壓力的方法，以減小平衡鼓間隙過氣量，從而降低平衡鼓梳齒密封的沖蝕磨損。

4.3加強脫液管理

加強富氣脫液，減少微帶液對壓縮機過流部件的沖擊。一是級間分液罐壓油線、壓水線進D-2201保持暢通，確保級間分液罐無液位；二是每班對壓縮機一段入口管線脫液包切液一次；每周一對壓縮機二段入口管線脫液包切液一次，因二段入口管線已經級間分液罐脫液，實際帶液較少，故切液頻次適當放寬。

4.4嚴格執行操作卡

嚴格控制富氣一、二段入口溫度40～45℃，盡量靠下限控制≯43℃，從而保證一段出口溫度≯103℃、二段出口溫度≯85℃，降低過流部件、隔板及平衡管的結焦、結鹽傾向。查閱資料，富氣一般在140℃以上時才有可能結焦。

4.5將結焦、結鹽物引至火炬

打開壓縮機四路機體排凝中自西向東數第一、二路排凝閥，第一路由平衡鼓后側引出，第二路由平衡管上引出，進凝縮油罐D-2304頂部閥打開，將結焦物、結鹽物引至D-2304，D-2304頂部有放火炬流程。

4.6機體外預制安裝新平衡管

擇機在機體外側新預制一外平衡管，可從進凝縮油罐D-2304頂部閥門處短節改為三通引至富氣一段入口吹掃氮氣線（氮氣側加盲板），進而接入富氣入口管線。新增富氣外平衡管循環可通過機體西側兩排凝閥→新預制管線→壓縮機一段富氣入口管。

4.7平穩工藝操作

平穩工藝操作，轉速調節盡量緩慢多次、小步微調，以0.5%為基準單位進行逐步調節。軸位移本身隨壓縮機、汽輪機各級葉輪兩側壓力的變化而時刻變化，所以盡量控制壓縮機進、出口富氣壓力平穩，汽輪機中壓蒸汽進口壓力，低壓蒸汽管網壓力平穩。

4.8儀表故障排查

儀表故障目前因無大幅度跳變，且兩位移點同步變化，故可以排除，如順時（1秒內）波動較大（大于5μm），可采取摘位移聯鎖，測試間隙電壓進一步判斷。

4.9現場機殼測振

通過現場對機組各軸承箱殼體進行測振，數值均為0.5mm/s以下，與2017年7月開機時狀態一致，繼續監控。

4.10緩沖氣壓差調節閥故障判斷

密封干氣壓差自力式調節閥為2017年5月檢修新換，通過主動降低密封干氣壓差手段，緩沖氣密封腔壓力無明顯下降趨勢，可初步排除調節閥誤開大故障。

4.11加強機體端蓋處泄漏檢查

在滿足工藝生產的前提下，適當降低壓縮機進口壓力。干氣密封腔壓力升高問題只要滿足機殼承壓和軸位移平衡需要，繼續觀察。巡檢時多注意軸端密封端蓋O圈是否有滲漏，如有滲漏及時抹膠處理，此處曾經出現過滲漏結焦。

5結論

實踐證明，大港石化催化裂化裝置氣壓機在采取了以上監控和控制手段后，軸位移上漲幅度得到明顯控制，可以實現氣壓機的長周期運行。

參考文獻：

[1]大港石化公司140萬噸/年催化裂化裝置操作規程（2017修訂版）

[2]曹湘洪等，石油化工設備維護檢修規程（第二冊），中國石化出版社，2004.