延迟焦化装置富气压缩机汽轮机故障分析

延迟焦化装置富气压缩机汽轮机故障分析

刘忠义

身份证号码： 61272219651029****

摘要：离心压缩机组作为石油化工行业中的核心设备之一，其运行平稳与否直接关系到整个装置甚至多个装置的正常运行。而汽轮机作为离心压缩机(简称离心机)主要驱动机之一更是机组运行正常与否的关键。

关键词：延迟焦化装置；压缩机

1 装置及工艺流程

某公司延迟焦化装置主要加工常减压装置减压蒸馏后的减底渣油、掺炼10%左右的催化油浆或者丙烷脱油沥青。该装置的主分馏塔顶焦化富气经压缩机第一段压缩后流经中间冷却器进行冷却，分液后再进入第二段压缩，最后进入气液平衡罐。该压缩机为2MCL457型，二段七级，由杭州汽轮机有限公司(简称杭汽)生产的背压式汽轮机(NG 25/20) 驱动，压缩机与汽轮机之间采用挠性叠片式联轴器联接。该机组采用一个润滑油系统，除了提供润滑外，还向汽轮机调节控制系统提供控制油。随着装置的长周期运行，该汽轮机的做功效率明显下降。本文将就装置长周期生产中的大机组设备的运行状况进行简要分析与探讨。

该公司延迟焦化装置的原料来源有6个：常减压装置的减压塔底部抽出的换后渣油、渣油罐区来的渣油、罐区来的催化油浆、两套催化油浆直供进焦化装置、丙烷脱沥青的脱油沥青以及糠醛抽出余油经由罐区进入焦化装置。上述6种原料在延迟焦化原料罐混合。原料性质日益恶劣对装置长周期运行造成了极大威胁，同时公用系统的运行状态也给装置各个设备的正常运转带来了很多的不利因素。现就该装置富气压缩机的运行状况做简要分析。

2 延迟焦化装置富气压缩机主要技术参数

延迟焦化装置富气压缩机及汽轮机型号参数见表1和表2。

3 运行状况

机组于2017年3月随全厂进行大修，于2017年4月3日开车运行。在开车升速阶段8 100～8 400 r/min时进汽量没有明显变化，判断为调速汽阀卡塞导致，在8 400 r/min之后恢复正常。

机组开车初期，汽轮机中压蒸汽进汽量26 t/h, 2017年4月3日装置进料后汽轮机总进汽量趋势如图1所示。该汽轮机轮室压力1.6 MPa。由图1可见，机组在运行过程中汽轮机进汽量逐步下降，由刚开机时的最大进汽量32 t/h下降至20 t/h 左右，初步判断为汽轮机转子及过流部件结盐结垢所致。离心机运行状态基本平稳，仅在2018年6～7月和2020年2～3月出现过离心机4个轴振动波动的情况，调整工艺操作后运行逐步趋于平稳，机组干气密封泄漏量正常。

表1 压缩机参数

表2 汽轮机参数

该机组运行至2020年6月汽轮机进汽量已经没有调节手段，只能依靠提高中压蒸汽管网压力维持机组运行。由图2可见，2020年6月初，汽轮机进汽量有一次大幅度下滑，在此之前，系统中压蒸汽管网曾有一次较大幅度波动。

该机组计划于2020年7月初进行计划性停工检修，检修主要内容为：汽轮机检查轴瓦、清洗转子、更换油动机、更换速关阀油缸密封、检查调速汽阀；离心机检查轴瓦、清洗转子、更换两端干气密封。

图1 2017年至2020年汽轮机进汽量

图2 2020年汽轮机进汽量

5 结语

富气压缩机作为延迟焦化装置的心脏设备，其运行状况的好坏决定着装置运行周期的长短，因此对大机组的运行状况，不仅应关注其运行参数是否正常，还要对其驱动机以及驱动介质的状态、质量进行检测。

本文所述的汽轮机调速汽阀故障为第五号阀碟螺栓断裂。该阀在调速汽阀开度72%以上时开始动作。各种迹象表明，第五号阀碟应该是在开车阶段断裂的，但是并没有卡塞进入蒸汽流道之中，伴随着调速汽阀开关活动导致的气流变化，断裂阀碟进入流道中，影响了机组进汽量，甚至影响到调速汽阀横梁动作。这一点可由拆检过程中调速汽阀拉杆的严重变形证实。由上述分析可知，阀碟螺栓断裂是导致汽轮机做功能力下降的直接原因，而机组连续运行7年未对过流承压部件进行更换是间接原因。本次故障发生后，与杭汽技术人员进行沟通，了解到由于该类部件长时间经受中压蒸汽冲刷，极易产生金属疲劳，进而导致调速汽阀部件断裂甚至损伤汽轮机叶轮等部件，造成严重的事故。虽然该类故障在国内同领域之中尚未发生过，但是该公司技术人员建议，对于汽轮机调速汽阀过流承压部件，每两个周期必须进行更换或者进行100%渗透检测。

而油动机作为控制、调节调速汽阀的重要装置，也应随机组一起检修。由于油动机是通过杠杠原理调节汽阀开度，因此油动机拉杆以及填料在检修过程中也必须更换，以保证拉杆与填料间隙合适、并且既不影响拉杆上下活动又能保证蒸汽不大量外漏。

另一方面，由于蒸汽质量的波动导致汽轮机叶片出现结盐现象，而结盐是一种不可逆反应，一旦发生只会越来越严重并最终导致停车，这也会对汽轮机做功能力产生影响。

因此，此次检修后，运行部对蒸汽品质加强了关注，将机体排凝的凝结水不定期送检；对高压氮气系统以及干气密封系统的过滤器工作情况也加强了关注，以保证干气密封系统的正常工作。同时，不定期对大油箱底放空油质进行检查，确保润滑油质量符合要求。这一系列举措都进一步保证了大机组的长周期平稳运行，而且也大大降低了因异常故障导致停机而产生的异常过高能耗。