摘要：乙烯裂解气压缩机聚合结垢问题是影响其性能和长周期稳定运行的瓶颈，压缩机的聚合结垢会导致压缩机振动升高，甚至停车。分析乙烯裂解气压缩机结垢引起高压缸振动波动的原因，提出了添加分散型阻聚剂在线处理压缩机结垢问题的措施，达到抑制结垢、消除振动波动的目的。
关键词：乙烯裂解气压缩机；结垢；故障诊断
引言
旋转机械是石油化工生产装置中的重要设备，在旋转机械的故障诊断中．利用振动信号对设备进行诊断是最有效和最常用的方法之一。机械设备在运行过程中的振动及其特征信息是反映系统整体及其变化规律的主要信号，通过各种动态测试仪器拾取、记录和分析动态信号，是进行系统状态监测和故障诊断的主要途径。
1、设备基本情况
乙烯裂解气压缩机为乙烯装置的心脏设备．该机组为蒸汽透平驱动的离心式压缩机，分为低压缸、中压缸、高压缸共三个缸，共四段，其中低压缸为一段，中压缸分为二段、三段，高压缸为四段。机组密封形式均采用干气密封。从急冷水塔顶过来的裂解气，经前三段压缩后进入碱洗塔和气相干燥系统，以脱除裂解气中的酸性气体和水分。干燥后的裂解气进入压缩机的第四段，再进一步压缩后的气体进入分离系统。压缩机设备主要参数为：额定转速为7840r／min，驱动功率为19048kW，振动报警值76μm，振动联锁值117μm。
2、故障现象
乙烯装置乙烯裂解气压缩机大修以后运行一直相当平稳，但是运行3年后该机组经常出现振动波动现象，而且越来越频繁，主要发生在高压缸，中压缸、低压缸出现振动波动相对较少，每次的振动波动持续约20—30min，波动过后机组振动幅值基本恢复到波动前的水平。由于该机组安装了在线监测系统，为了确保机组的平稳运行，对在线监测系统的设置进行了调整，分别对高压缸和中压缸增加了机组报警提醒，以便在机组出现振动波动时捕捉有效的振动数据对机组运行状况进行分析。通过收集到的机组高压缸振动趋势图来看，在振动出现波动前振动幅值正常，趋势相当平稳，振动出现波动时，高压侧振动VI13801测点从正常时的6.5μm波动到17μm，低压侧振动VI13802测点从正常时的5μm左右波动到14μm。虽然远未达到机组的振动报警值(机组振动报警值为：76μm)，但由于机组振动波动越来越频繁，也严重影响了装置安全生产的正常进行。
由于当时机组仅在高压缸出现振动异常，高压端振动变化明显比低压端大，经过了解工艺状况发现，在机组出现振动波动时，机组转速、蒸汽及介质流量、压力、润滑油温等各项工艺指标均正常且保持稳定。
3、故障原因分析及对策
3.1故障的原因分析
１）比较各测点振动幅值在正常时和波峰时的频谱可发现，振动波峰时的幅值大幅上升，出现这种情况的原因一个是油膜涡动，但压缩机两侧轴瓦同时出现大幅油膜涡动的可能性不大；另一个原因是流体激振，即密封腔中因局部结垢而造成气流激振力在径向分布不均衡而引起流体激振。
２）轴心轨迹为正进动，未发现反进动，轴瓦等动静部件未出现严重的碰磨。
3）结合该缸的工艺特点，最大可能为缸体两侧的迷宫密封结垢引起的气流激振。
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3.2运行对策
因乙烯裂解气压缩机检修对乙烯装置影响巨大，经上述原因分析后，采取以下对策：
１）针对压缩机结垢引起的振动，调整压缩机入口洗油、阻聚剂注入量，注入量约为振动发生前的２倍左右。
２）做好压缩机解体大修的准备，针对迷宫密封结垢情况，做好备件准备工作。
３）密切监控振动的频谱变化情况，一旦发现振动峰值接近联锁值，需对机组进行抢修处理。
4、解体大修的具体情况和处理措施
4.1解体后压缩机的检查情况及处理措施
根据大庆石化的统一安排，在2018年8月对乙烯裂解气压缩机进行了解体大修，大修解体情况如下：
１）转子各级叶轮的轮盘、轮盖及流道均出现结焦，但未见明显的机械损伤，两端轴颈几何尺寸均在标准范围内，本次大修更换为备用转子，解决转子结垢问题。
２）缸体内隔板、大盖严重结焦，最厚结焦垢物达到12mm。对缸体内进出口隔板进行彻底的高压水清焦，后用人工砂纸细磨，彻底清理隔板的垢物。
３）迷宫密封结焦异常严重，梳齿基本被垢物堆满，与大修前的振动原因分析高度吻合，大修中对此密封进行更换。
（4）转子两端的径向轴承和止推轴承完好，无异常磨损。
4.2原因分析
从压缩机解体情况分析，压缩机整体结焦异常严重，其中迷宫密封的结焦垢物基本填满了中间的迷宫梳齿，迷宫密封的节流减压效果大幅度下降，压缩机未结垢前，气流在密封里面的流向呈螺旋紊流状，气体经过疏齿时能够进行减速减压，无明显的激振力；而结垢后的疏齿会造成气流紊流效明显降低，气体泄漏量会明显增大，故作用在转子上的旋回激振力增大，转子稳定性严重下降，导致了迷宫处出现了气体激振，进而出现了异常的振动。
通过上述分析可知，该机组瞬时振动异常主要是由于受到来自压缩机组系统的气体激振而产生瞬时不平衡引起的，开盖检修后发现机组的转子、轴瓦等零部件状况良好，未见磨损，但是转子叶轮及机组出人口、壳体内壁有明显结垢，其中高压缸的四段出口结垢相当严重。建议应尽量保持工艺操作的平稳，减少介质带液和内部结垢，从而避免出现非计划停车，机组检修后运行状况平稳．未再出现振动波动现象。
结束语
对于高速旋转的乙烯裂解气压缩机，采用状态监测、振动诊断技术可高效地判断机组故障原因，对设备管理与维修可以做出较合理、准确的决策，减少经济损失。旋转机械故障诊断工作是大机组科学管理及解决机组振动等故障强有力的手段，随着振动测试分析技术的不断完善，故障诊断技术必将在各行各业得到更广泛的应用，为我国石化企业带来更大的经济效益。
参考文献
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[2]余智玲.乙烯裂解气压缩机振动分析及故障诊断[J].通用机械. 2016(08).
[3]张延斌,姜大为,曾占军.大庆乙烯老区裂解气压缩机运行情况分析[J].乙烯工业. 2017(01).
论文作者:赵亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
标签：压缩机论文; 机组论文; 乙烯论文; 结焦论文; 转子论文; 高压论文; 原因论文; 《基层建设》2019年第2期论文;