催化裂化Elliott富气压缩机轴位移缓慢上涨原因分析与对策

曹望广 陈军舰 孙春明

摘 要：针对大港石化催化裂化装置Elliott富气压缩机运行过程中出现轴位移缓慢上涨，缓冲气密封腔压力逐渐升高的异常现象，从机械、工艺、仪表三个方面做了详尽的原因分析，并给出了不停机的解决方案，确保压缩机长周期平稳生产。

关键词：轴位移；缓冲气密封腔压力；原因分析；对策

1 富气压缩机简介

中国石油大港石化公司140万吨/年催化裂化装置富气压缩机（以下简称气压机）采用美国Elliott公司生产的离心式压缩机，两段八级，1996年12月投产，两端密封型式为差动环式机械密封，富气主要靠动静环密封副间密封油形成的液膜进行密封，同时在密封腔内注入缓冲气，以减少富气与密封油的接触，避免密封油受到污染，提高机械密封的使用寿命。此外，气压机两端设有4支轴振动探头，非驱动端设有2支轴位移探头。

2 异常现象

2.1气压机轴位移上涨

目前，富气压缩机轴位移测点ZI554A、ZI554B单日变化幅度较大，每天变化幅度约为10～25μm，2017年7月机组检修后投用初期ZI554A、ZI554B位移值约为-80～-70μm，当前位移值多数时间处在-10～0μm，2018年7月5日，ZI554A位移值最大波动至15μm，ZI554B最大波动至20μm，约持续6h后两位移值又回落至-10～0μm，纵观本周期ZI554A、ZI554B两位移测点一年的变化趋势，位移值有缓慢由“-”向“+”的渐进变化趋势。

2.2缓冲气密封腔压力升高

气压机出口端缓冲气密封腔体压力PI305原量程为173Kpa，2017年检修前该点压力指示一直处于满量程状态，具体实际压力未知，操作记录本上未关注此参数点，无此点记录。2017年检修期间将该点量程扩至300Kpa，扩量程后初期压力指示为270Kpa左右，2018年6月21日～7月4日该点压力由286Kpa缓慢波动上涨至300Kpa，现场就地仪表盘压力指示目前稳定在310～320Kpa之间，随入口压力升高而增大。仪表专业对变送器引压管进行排液后压力上涨8Kpa，校验零点发现有2%的零点漂移，在消除零点漂移后压力下降6Kpa，因此，仪表校验前后压力指示无明显变化。该密封腔内压力的升高与压缩机轴位移向“+”方向渐变现象能比对上。

3原因分析

3.1机组负荷大

当前机组安全裕度控≮23%，反飞动流量FI825约135～150Nm3/min较大，机组负荷FI804约690～750Nm3/min较大，转速5700～5800rpm较高导致指向进口方向的轴向力较大。

3.2平衡鼓密封磨损

富气压缩机出口端平衡鼓梳齿密封特别是定子侧受正常气流冲蚀磨损导致梳齿间隙增大。

3.3平衡关结焦或结盐

富气压缩机出口端平衡管入口处或平衡管内部轻微结焦或结盐。

3.4工艺波动

富气压缩机进、出口富气压力波动，汽轮机进、出口蒸汽压力波动并通过膜盘联轴器传递至富气压缩机。

3.5缓冲气调节阀故障

缓冲气压差自力式调节阀误开大，导致进气量增大。

3.6压缩机入口压力较高导致密封腔背压升高。

3.7仪表故障。

4不停机应对措施

4.1适当降低反喘振控制裕度

若ZI554A、ZI554B位移值持续向“+”方向变化，在保证机组安全运行不发生喘振的前提下，适当降低安全裕度，可按上一周期安全裕度≮20%进行控制，适当关小反飞动控制阀，降低反飞动流量，从而降低机组负荷，反应岗位通过降低机组转速维持反再系统压力平衡。

4.2降低机组负荷

适当降低机组负荷或采取微降稳定系统压力的方法，以减小平衡鼓间隙过气量，从而降低平衡鼓梳齿密封的冲蚀磨损。

4.3加强脱液管理

加强富气脱液，减少微带液对压缩机过流部件的冲击。一是级间分液罐压油线、压水线进D-2201保持畅通，确保级间分液罐无液位；二是每班对压缩机一段入口管线脱液包切液一次；每周一对压缩机二段入口管线脱液包切液一次，因二段入口管线已经级间分液罐脱液，实际带液较少，故切液频次适当放宽。

4.4严格执行操作卡

严格控制富气一、二段入口温度40～45℃，尽量靠下限控制≯43℃，从而保证一段出口温度≯103℃、二段出口温度≯85℃，降低过流部件、隔板及平衡管的结焦、结盐倾向。查阅资料，富气一般在140℃以上时才有可能结焦。

4.5将结焦、结盐物引至火炬

打开压缩机四路机体排凝中自西向东数第一、二路排凝阀，第一路由平衡鼓后侧引出，第二路由平衡管上引出，进凝缩油罐D-2304顶部阀打开，将结焦物、结盐物引至D-2304，D-2304顶部有放火炬流程。

4.6机体外预制安装新平衡管

择机在机体外侧新预制一外平衡管，可从进凝缩油罐D-2304顶部阀门处短节改为三通引至富气一段入口吹扫氮气线（氮气侧加盲板），进而接入富气入口管线。新增富气外平衡管循环可通过机体西侧两排凝阀→新预制管线→压缩机一段富气入口管。

4.7平稳工艺操作

平稳工艺操作，转速调节尽量缓慢多次、小步微调，以0.5%为基准单位进行逐步调节。轴位移本身随压缩机、汽轮机各级叶轮两侧压力的变化而时刻变化，所以尽量控制压缩机进、出口富气压力平稳，汽轮机中压蒸汽进口压力，低压蒸汽管网压力平稳。

4.8仪表故障排查

仪表故障目前因无大幅度跳变，且两位移点同步变化，故可以排除，如顺时（1秒内）波动较大（大于5μm），可采取摘位移联锁，测试间隙电压进一步判断。

4.9现场机壳测振

通过现场对机组各轴承箱壳体进行测振，数值均为0.5mm/s以下，与2017年7月开机时状态一致，继续监控。

4.10缓冲气压差调节阀故障判断

密封干气压差自力式调节阀为2017年5月检修新换，通过主动降低密封干气压差手段，缓冲气密封腔压力无明显下降趋势，可初步排除调节阀误开大故障。

4.11加强机体端盖处泄漏检查

在满足工艺生产的前提下，适当降低压缩机进口压力。干气密封腔压力升高问题只要满足机壳承压和轴位移平衡需要，继续观察。巡检时多注意轴端密封端盖O圈是否有渗漏，如有渗漏及时抹胶处理，此处曾经出现过渗漏结焦。

5结论

实践证明，大港石化催化裂化装置气压机在采取了以上监控和控制手段后，轴位移上涨幅度得到明显控制，可以实现气压机的长周期运行。

參考文献：

[1]大港石化公司140万吨/年催化裂化装置操作规程（2017修订版）

[2]曹湘洪等，石油化工设备维护检修规程（第二册），中国石化出版社，2004.