缓解合成气压缩机低压缸振动上升问题的对策_郭金浩.pdf

设备管理与维修2023 5（下）0引言中海石油华鹤煤化有限公司的合成气机组自 2019 年 7 月开车后，压缩机低压缸 VI04402A/B 点振动逐渐升高，随着持续运行，振动持续上升至 44.045.5 m，按照当时的振动上升趋势，振值将在 2022 年 10 月之前达到联锁跳车值（53 m）且相关备件无法到货，停车后无法及时处理将给公司效益带来重大损失。因此，公司决定利用工艺调整来延缓振动上升的恶化趋势。10 月 2 日检修开车后，满负荷时振动仍达到 3336 m，仍超过报警值，并有缓慢上升趋势，继续加强对合成气特护，直到2020 年检修解决振动上升问题。1背景及目标1.1合成气压缩机流程从净化精制装置来的压力 5.08 MPa、温度 30、流量为11 5701 Nm3/h 的新鲜合成气，经截止阀和电磁阀 XV04401 进入分离器 S04401，气体进入压缩机一段压缩，分离出的液体经液位调节阀 LCV04406 控制排出系统。经压缩后的新合成气以8.36 MPa、87.2 进入段间水冷器 E04401 降温。降温后的新合成气在分离器 S04402 进行气液分离，气体以 8.27 MPa、37.2 进入压缩机二段继续压缩，分离出的液体经液位调节阀LCV04409 控制排出系统。进入二段压缩后的新鲜合成气在缸内与合成工段过来的 13.22 MPa、30 的循环气混合，混合后的气体进入三段继续压缩至 14.25 MPa、56.9 并以 409 841 Nm3/h的流量送至合成工段。为防止机组发生喘振，在 E04401 后设有防喘振管线，由 FCV04412 调节控制返回一段入口 S04401 的气量。在压缩机出口设置防喘振回流气，经水冷器 E04402 降温后分两路，一路通过 FCV04413 调节控制返回二段入口 S04402，做为二段防喘振回流气，另一路通过 FCV04414 调节控制返回三段入口，做为三段防喘振回流气。压缩机正常运行时，采用机组高压缸出口气（1.571 MPa（A.）、137.7）作为一级密封气源，该气源经 N1A 法兰接口进入低压缸干气密封系统盘，经过过滤器 F1（或 F2）过滤达到 1 m 精度后分为两路，一路作为低压缸一级密封气，一路通过 N6 接口引至高压缸一级进气。作为低压缸密封气的一路，经气动薄膜调节阀PDCV-04782 将其压力调整为高于低压缸机组平衡管和现场火炬线压力 100 kPa，然后通过 A1、A2 法兰接口进入低压缸高、低压端一级密封腔。一级密封气绝大部分经机组迷宫返回到机内，阻止机内气体外窜污染密封，少量气体经过密封端面泄漏至一级密封排气腔。6.2 MPa（G.）高压氮气作为机组开停车时一级密封气的备用气源，通过 N1B 法兰接口接入，经过自励式减压阀 PCV1 调整压力到 1.5 MPa（G.），后续流程同上（图 1图 2）。为避免高压氮气中断后影响干气密封气体投用，在 PDCV-04782 阀门前引入 2.4 MPa 氮气作为一级密封气补充气源，并通过压力调节阀 XV04701a 控制补气流量。摘要：以中海石油华鹤煤化有限公司合成器压缩机为研究对象，对其使用情况进行调整和改进。关键词：合成气压缩机；低压缸振值；合成氨中图分类号：TQ051.3文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.05D.28缓解合成气压缩机低压缸振动上升问题的对策郭金浩（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗154100）项目MCL6063MCL608一段加气二段加气三段体积流量/（Nm3/h）24 18422 23046 41426 69673 110入口条件压力/MPa（A.）0.0590.2790.2500.5490.537温度/-39-916.5828.2体积流量/（m3/h）36 144-19 854-14 861出口条件压力/MPa（A.）0.275-0.562-1.575温度/84-93.1-136.6轴功率/kW1451-1688-3742转速/（r/min）8902临界转速n1=3423，n2=13 193n1=3355，n2=11 814总压缩比4.692.25-2.93图 1压缩机额定工况的主要运行参数图 2压缩机最大工况的主要运行参数项目MCL6063MCL608一段加气二段加气三段体积流量/（Nm3/h）23 47921 58245 06125 91870 979入口条件压力/MPa（A.）0.0590.2790.2520.5490.537温度/-39-916.5828.2体积流量/（m3/h）35 099-19 152-14 123出口条件压力/MPa（A.）0.276-0.562-1.585温度/84.3-92.9-136.6转速/（r/min）8843临界转速n1=3423，n2=13 193n1=3355，n2=11 814总压缩比4.722.23-2.9462设备管理与维修2023 5（下）1.2存在的问题及控制目标自 2018 年 8 月大修后机组启动运行，压缩机低压缸驱动端VI04402B 的振动开始增大，由 14 m 上升至 27 m，在之后满负荷（转速 13 000 r/min、FV04412 开度 0%、二段防喘振阀FV04413 开度 10.5%、FV04414 开度 0%）运行中上升至 31 m 后稳定。2019 年 7 月 17 日小修后机组开车运行，VI04402A/B 两点振动出现缓慢上升，为有效控制其上升趋势，保装置长周期运行，氨生产部决定成立小组对合成气压缩机的稳定操作进行技术攻关，确保在目标期限内不因为振动上升造成系统停车。第一周期目标：到 2019 年 9 月底，机组运行至少 40 d；确保合成气压缩机购买备件到货，在运行目标期限内控制VI04402A/B 的振动值小于 50 m。第二周期目标：运行到 2020 年 7 月，计划对合成气压缩机低压缸进行大修，合成气压缩机运行周期 300 d，在运行目标期限内控制 VI04402A/B 的振动值小于 40 m。第三周期目标：2020 年 7 月，合成气压缩机低压缸大修，解决低压缸驱动端运行振动高的问题。2原因分析及措施2.1主要影响因素分析（1）工艺方面：汽轮机主蒸汽压力、温度、流量，汽轮机抽汽压力、温度、流量，汽轮机排汽压力、温度、流量；润滑油温度、压力；机组负荷；合成气段间压力、温度、流量、压比、氢氮比。（2）设备及仪表方面：机组对中、找正问题；轴瓦磨损情况；润滑油质量；机组内件损坏；干气密封损坏；动静部分碰摩；仪表值假，仪表探头损坏；电刷损坏。2.2改进措施2.2.1工艺方面（1）确认及优化工艺因素主要相关影响因素及设备、仪表检修方向。在机组运行平稳时，润滑油温度的变化对振动有明显影响，振动随润滑油温度下降而下降。经过多次的油温调整、测试，油温控制在 38.2 为最佳温度。（2）汽轮机主蒸汽压力波动大时振动也会随之波动，及时沟通调度和锅炉稳定主蒸汽压力来控制振动的波动次数，精细化调整平稳抽汽量稳定汽轮机工况平稳。控制合成气主蒸汽压力PI04450 大于 8.8 MPa。（3）机组岗位与前后系统工况相互配合稳定合成气压缩机负荷平稳，通过调整 E04107 循环水温度和 E04112 锅炉给水温度及液氮洗气量分配精确控制去合成气压缩机入口 20，稳定压缩机入口压力 5.08 MPa，精细化调整氢氮比的调整范围，由原来 2.853.15 缩小至 2.93.1，减缓振动上升趋势。（4）优化合成气一段、二段防喘阀门开度和转速，降低转速，关小防喘阀降低压缩机耗汽量，防喘阀、转速每次小幅度调整，观察工况稳定后再做调整，同时在 2#锅炉检修期间提高氨压机负荷，降低合成回路热负荷，稳定机组振动。2.2.2设备及仪表方面（1）检修期间机组转子对中、找正。（2）检查各径向轴承、推力轴承，测量瓦量及瓦背紧力，推力盘粗糙度及端面跳动检测、转子定位及推力间隙复测、调整、更换上述检测中的超标件，清洗轴承箱。（3）抽内缸清洗检查各油封、干气密封、气封，测量各密封间隙。（4）检查新转子轴颈、推力盘、配合面的磨损情况，测量轴颈圆度、圆柱度和推力盘厚度。（5）检查联轴节及膜片完好状况。（6）着色探伤径向轴承瓦块和推力轴承瓦块的巴氏合金层。（7）仪表安装探头检查。3工艺日常维护及应急日常维护工作主要有以下 4 方面内容：（1）日常机组负荷要求以稳定为主，调整机组负荷时，特别是对机组转速的调整，要求调整幅度要小，避免做大幅度调整。在非紧急情况，机组不得快速调整转速。（2）监测非驱动端 VI04401A/B 的振动值，可以对转子的运转平衡性进行监控，同时可验证 VI04402A/B 的变化趋势。（3）TI04421A/B 驱动端瓦温（120 高报警，125 高高报警，没有设计联锁），VI04402A/B 振动升高时瓦温也会随之上高，温度升至 100 时提请调度降负荷，升至 125 时提请调度停车。（4）FI04403/FI04404（密封泄漏流量）的干气密封泄漏气量重点监护。当密封泄漏气量增大时，说明高振动对密封造成损坏，严格监护气量变化 FI04403A/B/C、FI04404A/B/C，泄漏量达到报警值（36.1 Nm3/h 高报警）提请调度降负荷，达到联锁值（64.9 Nm3/h 高高联锁“三选二”）提请调度停车。设备检修情况及处理措施见表 1。4结束语2020 年压缩机低压缸检修结束后，7 月 20 日合成气压缩机开始冲转，在暖机、过临界、最低转速、加负荷至正常转速后压缩机低压缸径向振动最高不超过 16 m（正常运行为 14 m），彻底解决了低压缸振动高问题。在控制措施制定后，岗位人员严格按照措施操作，在全体人员共同努力下，低压缸振动上升的趋势得到了有效控制，保障合成装置能稳定长周期运行，避免了由合成气压缩机低压缸振动VI04402A/B 上升造成的停车隐患。参考文献1ISO 5389-2005，透平压缩机 S.2巴登泽.化工设备管理中存在的问题及解决对策 J.中国设备工程，2018（7）：39-40.编辑吴建卿序号检修情况处理措施1轴头测振带有锈渍更换低压缸新转子2径向瓦有轻微磨痕毛毡打磨清洗3副推瓦块厚度差最大 0.015 mm毛毡打磨清洗4止推侧振动探头未安装到位，导致振值测量不准确，线磨损脱皮更换新探头，安装到位后用胶水粘接固定5干气密封发生碰磨更换拜德尔国产干气密封6更换新转子，流道对中有 0.30 mm偏差通过调整主副止推瓦垫片（对换），达到流道对中较佳状态（偏差仅 0.07 mm）表 1设备检修情况及处理措施63