合成氨廠壓縮機(jī)振動及軸承異常原因分析及處理措施

寧 靜，楊永祥，李 明，諸 兵

（中海石油富島股份有限公司，海南東方 572600）

中國海洋石油富島有限公司 裝置是設(shè)計年產(chǎn)450kt 合成氨、800k t 尿素裝置，于2003年建成投產(chǎn)；合成氨裝置采用的是KBR（凱洛格布朗）工藝。合成氣壓縮機(jī)（103J）和氨氣壓縮機(jī)組（105J）是三菱生產(chǎn)的，合成氣壓縮103J 型號LP：4V-7 HP：4V-7S；氨氣壓縮機(jī)105J 型號5H-6C，兩機(jī)組均采用干氣密封，并共用一油站，潤滑油使用的是Shell Turbo S4 X 32防銹汽輪機(jī)。

1 事故描述

2018年9月28日，合成裝置因儀表故障停車。30日恢復(fù)開車后，合成氣壓縮機(jī)103J 機(jī)組潤滑油過濾器壓差出現(xiàn)大幅上漲，12h 由40kPa 上漲至240kPa。10月1日更換潤滑油濾芯后，103J/105J 兩臺機(jī)組壓縮機(jī)驅(qū)動端徑向軸承瓦溫呈現(xiàn)異常波動性上漲。其中103-J 高壓缸瓦溫波動最高可達(dá)128 ℃、低壓缸瓦溫波動最高118℃，波動上漲后會逐漸下降，但整體波動趨勢呈現(xiàn)階梯狀上漲趨勢（見圖1、圖2）；105-J 瓦溫持續(xù)緩慢波動性爬升，最高達(dá)130℃，波動上漲后下降的幅度較小，且瓦溫整體水平高于110℃，呈階梯狀上漲趨勢；并且兩臺機(jī)組的振動及位移存在異常波動。

圖1 103J機(jī)組高壓缸軸溫趨勢圖

圖2 103J機(jī)組低壓缸軸溫趨勢圖

2 原因分析

通過對機(jī)組的異常參數(shù)趨勢進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)軸承溫度是積累上升后快速下降。軸心位置出現(xiàn)抬升，徑向振 動平穩(wěn)正常。結(jié)合相關(guān)咨詢及文獻(xiàn)資料查詢，發(fā)現(xiàn)兩臺壓縮機(jī)組軸承瓦溫異常波動的趨勢與潤滑油生成漆膜現(xiàn)象后軸承波動趨勢極為相似，后分析油中的漆膜指數(shù)為18，NSA 等級大于12，油品污染較為嚴(yán)重?？梢耘卸?03J/105J 油系統(tǒng)中有漆膜生成。

確定是漆膜現(xiàn)象導(dǎo)致103J/105J 軸承溫度異常波動后，采取了以下措施進(jìn)行處理：

1）根據(jù)技術(shù)規(guī)程要求，對潤滑油油溫在45℃±5℃）進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，發(fā)現(xiàn)油溫的高低對軸承溫度波動影響不大，后恢復(fù)正常油溫；

2）潤滑油總管壓力從正常值136kPa 提高至150kPa，效果不明顯，恢復(fù)正常油壓；

3）降低機(jī)組轉(zhuǎn)速至12 600r/min 運行（正常轉(zhuǎn)速12 750r/min），波動略有減小，但并未有明顯下降。

采取以上措施后，波動未有明顯改善，于是決定置換新油和在線過濾的辦法：

（1）10月2日開始置換新油，至11月15日結(jié)束，總共置換了80桶（油箱總量120桶）；

（2）10 月24日開始使用油泥/漆膜專用凈油機(jī)在線過濾。

通過以上措施后，兩機(jī)組的軸承溫度上漲趨勢有所減緩，但整體情況仍未有明顯改善。

10月27日，合成氣壓縮機(jī)103J 高壓缸驅(qū)動端徑向軸承振動VT2508/9出現(xiàn)較大波幅，最大值31μm，同時位移ZT2504/5 由0.27mm 突變至0.31mm，且有上漲趨勢。28日，機(jī)組降轉(zhuǎn)速至12 500r/min 以下運行。

11月1日，103JT GV 閥波動，機(jī)組轉(zhuǎn)速無法控制裝置停車，停車期間更換了新的調(diào)速器后機(jī)組恢復(fù)正常。根據(jù)調(diào)速器的拆檢報告，發(fā)現(xiàn)調(diào)速器控制油進(jìn)口管路濾網(wǎng)出現(xiàn)堵塞，堵塞物質(zhì)為膠質(zhì)類（見圖3、圖4）。

圖3 調(diào)速器控制油進(jìn)口濾網(wǎng)

圖4 調(diào)速器控制油進(jìn)口濾網(wǎng)（放大圖）

11月11日，排查潤滑油箱中煙氣中氨氣含量為1%，在排查氨氣來源時，發(fā)現(xiàn)105J 驅(qū)動端軸承回油管中氨氣含量為6%，根據(jù)機(jī)組結(jié)構(gòu)，軸承箱和干氣密封之間設(shè)置有隔離氣封，正常情況下，該處通有隔離氮氣，防止氨氣泄漏至軸承箱內(nèi)。如果干氣密封泄漏量增大，隔離氣封可能無法阻擋泄漏過來的氨氣，進(jìn)而導(dǎo)致氨氣進(jìn)入軸承箱，污染潤滑油；再次對干氣密封一級、二級密封排放倒淋進(jìn)行排查時，發(fā)現(xiàn)一級、二級排放倒淋氨氣泄漏量較大，且壓力較高，由此判斷干氣密封泄漏增大，進(jìn)而確定潤滑油的污染源。

根據(jù)排查情況，于11日及時采取了以下措施：

①將干氣密封二級排放倒淋就地排放、泄壓；

②將軸承箱回油管油溫計拆除，接臨時油氣排放管就地排放；

③將干氣密封一級放空管線接就地排放管，確保一級密封泄漏氣及時放空，避免二級密封進(jìn)氣壓力過高。

通過采取以上措施，11月11日當(dāng)日，潤滑油過濾器壓差、105J 及103J 軸承溫度及振動波動出現(xiàn)明顯的緩和趨勢，經(jīng)過幾天的運行觀察，潤滑油過濾器壓差已逐漸下降恢復(fù)正常值，103J 機(jī)組各軸瓦振動及溫度逐漸恢復(fù)正常；105J 除驅(qū)動端瓦溫還比較高，但波動情況已明顯好轉(zhuǎn)。

3 結(jié)語

經(jīng)過上述問題介紹及分析，可以判斷由于氨泄漏到密封油中進(jìn)入潤滑系統(tǒng)，且油品與氨不相容，形成絮狀沉淀，堵塞濾器，導(dǎo)致供、回油管路不暢通，軸承潤滑不良，油溫升高，透平震動增大，汽輪機(jī)調(diào)速器內(nèi)部滑閥（尤其是轉(zhuǎn)子與滑閥可達(dá)0.002～0.01mm）卡滯，調(diào)速失靈。但由于針對發(fā)生的情況積極迅速的采取了措施，避免了設(shè)備損壞、停工停產(chǎn)等不必要的經(jīng)濟(jì)損失。盡管如此，最終的運轉(zhuǎn)溫度、透平震動等仍然高于正常的水平。