乙烯装置裂解气压缩机振动诊断分析与处理

乙烯装置裂解气压缩机振动诊断分析与处理

尹林

(大庆石化公司化工一厂   黑龙江省大庆市163000 )

摘要：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。

关键词：乙烯裂解气压缩机；结垢；故障诊断

引言

乙烯裂解气压缩机中聚合反应引起的结垢问题是影响其性能和长期稳定运行的瓶颈。压缩机中聚合反应的结垢会导致振动增加甚至停机。分析乙烯裂解气压缩机结垢引起高压缸振动波动的原因，针对压缩机结垢问题，提出在线添加分散阻聚剂的措施，以抑制结垢，消除振动波动。

1、设备基本信息

乙烯裂解气压缩机是乙烯装置的核心设备。该机组是一台由汽轮机驱动的离心式压缩机，分为三个气缸：低压气缸、中压气缸和高压气缸，共四段。低压缸分为一段，中压缸分为两段和三段，高压缸分为四段。机组密封形式采用干气密封。来自急冷水塔顶部的裂解气在前三级压缩后进入碱洗塔和气相干燥系统，从裂解气中去除酸性气体和水。干燥的裂解气进入压缩机的第四段，进一步压缩的气体进入分离系统。压缩机设备的主要参数为：额定转速7840r/min，驱动功率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检修后，运行相当稳定。然而，在运行3年后，机组经常出现振动波动，这种波动越来越频繁，主要发生在高压缸中。中压缸和低压缸的振动波动相对较小，每次振动波动持续约20-30分钟。波动后，机组的振幅基本恢复到波动前的水平。由于机组安装了在线监测系统，为了确保其平稳运行，对在线监测系统的设置进行了调整，并分别在高压缸和中压缸上添加了机组报警提醒，以获取有效的振动数据，并在发生振动波动时分析机组的运行状态。从收集到的机组高压缸振动趋势图中可以看出，在振动波动之前，振幅正常，趋势相当稳定。当振动波动时，高压侧振动上的VI13801测量点从正常时的6.5μM波动到17μM。低压侧振动VI13802测量点从通常的5μM波动大约M到14μM。虽然远未达到机组的振动报警值（机组的振动警报值为：76μM）。然而，由于机组振动波动的频率越来越高，也严重影响了装置的正常运行和安全生产。

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故障原因分析

1） 比较正常和峰值期间各测量点的振幅频谱，可以发现振动峰值的振幅显著增加。造成这种情况的一个原因是油膜涡流，但压缩机轴瓦两侧同时发生显著油膜涡流的可能性不高；另一个原因是流体激振，是指密封室内局部结垢导致气流激振力径向分布不均匀，从而产生流体激振。

2） 轴心轨迹为正进动，未发现反向进动，轴瓦等动静态部件未发生严重碰撞或磨损。

3） 根据气缸的工艺特性，气流引起的振动很可能是由气缸体两侧迷宫式密封的结垢引起的。

3.2作战对策

鉴于乙烯裂解气压缩机检修对乙烯装置的影响较大，在分析上述原因后，采取以下对策：

1） 为了解决压缩机结垢引起的振动，将压缩机入口处的机油清洗量和抑制剂注入量调整为振动发生前的两倍左右。

2） 为压缩机的拆卸和检修做好准备，并为迷宫式密封的结垢准备备件。

3） 密切监视振动的频谱变化，一旦发现振动峰值接近联锁值，就有必要对机组进行抢修。

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

[1]高玉国.己烯-1装置乙烯压缩机运行故障原因分析[J].炼油与化工.2018(03).

[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).

作者简介：尹林,男，1982年12月2日 汉族 黑龙江省大庆市在大庆石化公司化工一厂乙烯车间从事精馏副班长工作 联系地址：大庆石化公司化工一厂乙烯车间 邮编：163714