焦化氣壓機組常見故障原因分析與處理

1、焦化氣壓機組常見故障原因分析與處理張印國（中國石化股份有限公司滄州分公司 煉油三部）摘要：通過焦化裝置氣壓機組運行過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，分析出產(chǎn)生故障的原因，并給出操作性很強的解決措施，同時對職工的培訓資料也是一種有效補充。關(guān)鍵詞：氣壓機、汽輪機、真空度、反飛動、喘振1 機組概況1.1焦化壓縮機為2MCL45734型，輸送介質(zhì)為富氣。壓縮機由二段七級組成，氣體經(jīng)第一段壓縮后進入第二段前，流經(jīng)中間冷卻器進行冷卻。壓縮機由凝汽式汽輪機（NK25/28/12.5）驅(qū)動，主要負責壓縮焦化富氣，平衡系統(tǒng)壓力。壓縮機與汽輪機之間用撓性疊片式聯(lián)軸器連接。主要參數(shù)如下：1.2壓縮機參數(shù)設(shè)計性能正常點/設(shè)計點額

2、定工況點介質(zhì)富氣富氣平均分子量M27.26324.73進口流量Nm3/h49806000進口壓力MPa（A）0.140.14進口溫度4040出口壓力MPa（A）1.31.3出口溫度144.2152.8軸功率kW709832轉(zhuǎn)速r/min1168912632第一臨界轉(zhuǎn)速 r/min4637.5第二臨界轉(zhuǎn)速 r/min165001.3汽輪機參數(shù)形式：冷凝式 型號：NK 25/28/12.5額定轉(zhuǎn)速：12632 r/min 跳閘轉(zhuǎn)速：14590 r/min進汽壓力（正常/最大）：1.1/1.2 MPa（A）進汽溫度（正常/最大）：220/240輸出軸功率（額定）：915KW 轉(zhuǎn)速變化范圍：（9474

3、13264）r/min排汽壓力：0.008 MPa（A）1.4從焦化分餾塔頂出來的富氣經(jīng)壓縮機入口分液罐分液后，進入壓縮機，壓縮升壓到1.2MPa進入吸收穩(wěn)定系統(tǒng)。機組富氣工藝流程如下：2 機組故障分述2.1機組聯(lián)鎖故障2.1.1原始設(shè)計核對過程中，在考慮機組運行安全的前提下，取消了機組軸溫、軸振動等多個聯(lián)鎖停機項目。只保留了八個聯(lián)鎖停機參數(shù)，分別是潤滑油總管壓力、密封油高位罐液位、汽輪機軸位移、壓縮機軸位移、汽輪機排汽壓力、汽輪機跳閘轉(zhuǎn)速、緊急停車、富氣中間分液罐液位（后來也被取消）。2.1.2摘除富氣中間分液罐液位的聯(lián)鎖。機組運行初期，由于中間罐假液位，造成聯(lián)鎖停機兩次?？紤]到工藝富氣入口

4、有分液罐，機組前后有多處分液包，不容易在短時間內(nèi)液位超高。在維修儀表的同時，提出了摘除聯(lián)鎖的申請，保留液位報警開關(guān)，最終得到了上級的批準并順利實施。運行10年多以來，液位情況一直保持穩(wěn)定。2.1.3改造密封油高位罐液位的聯(lián)鎖。按正常的設(shè)計思路，封油高位罐液位降低時，應該先報警并聯(lián)鎖啟動備用泵，如果液位繼續(xù)降低，會造成PLC聯(lián)鎖停機。實際運行過程中，由于封油高位罐體積小、報警與聯(lián)鎖的兩個給定值相差較小，再加上部分儀表元件的滯后，兩次發(fā)生液位低聯(lián)鎖停機，而備用泵仍沒能自啟動。根據(jù)這種實際情況，與儀表、DCS等一起重新更改了控制方案，把備用封油泵的自啟動作為另一個停機的必要條件，這種“一托二”的設(shè)計

5、經(jīng)過實踐證明確實很有效果。2.1.4給汽輪機排汽壓力引出導管增加伴熱措施。氣壓機的廠房是開放式的，北方冬季溫度過低時會造成汽輪機裸露的排汽壓力導管凍凝，儀表指示失靈，造成機組聯(lián)鎖停機。為改善這種情況，采取了增加蒸汽伴熱的措施，問題也迎刃而解。2.1.5聯(lián)鎖問題是保障機組安全運行的關(guān)鍵問題，通過以上的措施整改，故障全部得到了有效的解決。改造至今，運行狀況良好，沒有再發(fā)生因儀表假信號造成聯(lián)鎖停機的事件。2.2 機組出現(xiàn)類似喘振的轉(zhuǎn)速擺動2.2.1通過查閱資料1得知：汽輪機轉(zhuǎn)速擺動分三種類型，即連續(xù)擺動；在一定負荷區(qū)域內(nèi)的擺動；運行方式變換時的擺動。2.2.2機組普通喘振的原因與處理：喘振原因包括富

6、氣入口流量低于最低流量；富氣出口壓力高；富氣質(zhì)量變輕；開關(guān)閥門太快，如放火炬閥，反飛動閥；裝置切斷進料等。一般的處理方式包括：入口壓力低時，用反飛動閥調(diào)節(jié)流量；若入口壓力高時，則需提高轉(zhuǎn)速，同時用反飛動閥調(diào)節(jié)流量；稍開出口放火炬閥降低氣壓機出口壓力維持運行；開關(guān)閥門不宜太快；裝置切斷進料要把機組先切除系統(tǒng)，視情況做停機處理。2.2.3轉(zhuǎn)速擺動顯然不同于普通的喘振，它的出現(xiàn)沒有嚴格的周期規(guī)律，現(xiàn)象表現(xiàn)就是瞬間（幾秒鐘）轉(zhuǎn)速發(fā)生100200轉(zhuǎn)的變化。如果人員站在機組附近，能聽見明顯的運轉(zhuǎn)聲音變化。在原因分析過程中，逐步排除了液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓波動過大油泵自身性能、油系統(tǒng)混入空氣，由于空氣的壓縮和膨脹

7、作用也會導致油壓波動、調(diào)速油系統(tǒng)中壓力調(diào)節(jié)閥與執(zhí)行機構(gòu)故障、調(diào)速油系統(tǒng)中蓄能器失靈（如皮囊壓力回零或者皮囊本身破裂等）、焦化入口富氣中氫氣組分超高等故障原因。當時采取的臨時措施包括：盡量控制排汽壓力PIA2008-0.07MPa，二次油壓力0.5MPa（特別是焦碳塔換塔和大吹汽時）；焦碳塔換塔及小吹汽操作時根據(jù)分餾塔壓力上升情況，適當提前開入口放火炬閥；日常調(diào)整要及時，盡量采用小幅度調(diào)節(jié)，保持機組運行平穩(wěn)；各崗位之間加強協(xié)調(diào)，相關(guān)崗位操作要平穩(wěn)。如裝置用蒸汽量過大（試壓及大吹汽），會導致蒸汽壓力下降很快，需要操作人員分階段逐步實施。2.2.4經(jīng)過半個多月的觀察，分析認為主要原因在于長時間運行以

8、后，系統(tǒng)調(diào)速油含雜質(zhì)等造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)部件卡澀，導致調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率過大，而正常情況下一般規(guī)定其值不應大于0.5%。確定后果斷采取停機檢修措施，對調(diào)速器等進行返廠清洗修理，之后開機運轉(zhuǎn)正常。后續(xù)措施就是加強機組潤滑油的在線過濾，過濾掉其中的水份和雜質(zhì)，每遇到裝置大修的機會，對全部的潤滑油及密封油管線進行酸洗鈍化處理。2.3 浮環(huán)故障導致密封油跑損2.3.1故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)在封油系統(tǒng)內(nèi)的兩個油氣分離器液位控制閥開度增加或者分離器液位控制不住，需要開副線閥才能維持平穩(wěn)；兩條返油箱的內(nèi)回油管線表面溫度上升；浮環(huán)損壞嚴重時會造成密封油隨油氣大量跑損，密封油箱頂部放空處油煙氣很濃，油箱液位下降明顯。2.3.

9、2首先應該排除其它故障導致的密封油損失：可以采取降低封油系統(tǒng)主管壓力(由250KPa降至200KPa)、投機組用氮氣（排除密封油與潤滑油互串）、切換密封油冷卻器（排除因冷卻器泄漏，封油流串入循環(huán)水）等措施。如果仍然沒有效果，就可以基本斷定是浮環(huán)故障導致密封油的損失。2.3.3浮環(huán)發(fā)生故障以后，多導致密封油內(nèi)回油量明顯增加。大量含有油氣的密封油達到分離器后，短時間內(nèi)油氣和密封油不能徹底分離，發(fā)生氣沫夾帶，油氣攜帶封油通過分離器的頂部進入過濾器，使其中的密封油不能返回機組而造成損失；另外也不排除部分密封油內(nèi)漏到機組。有效的辦法就是備好浮環(huán)等備件及時停掉機組，進行檢查更換浮環(huán)。2.4真空度降低真空度

10、是機組運行的重要經(jīng)濟指標，真空度降低會導致機組效率降低甚至影響到安全運行。故障原因分析很關(guān)鍵，主要有以下幾個方面。2.4.1凝汽器的循環(huán)水中斷。應該首先將機組切除系統(tǒng)以后再停機，然后關(guān)閉循環(huán)水入口閥門，一般應等到凝汽器冷卻到50左右時，再往凝汽器送循環(huán)水，否則因急劇冷卻凝汽器，會造成凝汽器內(nèi)部的銅管脹口松漏。2.4.2凝汽器熱井滿水。原因包括凝結(jié)水泵故障，可以及時切換備用水泵；凝汽器銅管破裂，對于分式凝汽器，可以降低負荷停下一半的凝汽器，尋找并堵死漏水的管子；備用凝結(jié)水泵出口單向閥損壞，水從備用泵倒流回凝汽器，可以關(guān)閉備用泵的出口閥，停止預熱；凝汽器補充軟化水閥門被打開，應及時關(guān)閉；熱井液位控

11、制閥故障，可以先開副線調(diào)節(jié)后及時聯(lián)系儀表修理；下游裝置凝結(jié)水閥關(guān)閉，造成凝結(jié)水送不出去。可以直接打開就地排凝并通知調(diào)度聯(lián)系處理，下游裝置正常后及時恢復正常送水流程。2.4.3抽汽器工作不正常。原因包括冷卻器內(nèi)循環(huán)水量不足，如進冷卻器凝結(jié)水的副線閥打開或者內(nèi)漏；冷卻器內(nèi)管板或隔板泄漏，使部分凝結(jié)水短路流出；冷卻器汽側(cè)疏水不正常，也能造成兩段抽氣器內(nèi)充滿未凝結(jié)的蒸汽；冷卻器水管破裂或管板上脹口松弛或疏水管不通，使抽氣器滿水，水從排氣管噴出；抽氣器前蒸汽過濾網(wǎng)損壞，引起噴嘴堵塞、或者噴嘴通道積鹽結(jié)垢，使抽氣器工作變壞；噴嘴磨損或腐蝕，使抽氣器工作變壞；蒸汽壓力低或者機組負荷高造成抽氣器過負荷；一級抽

12、氣器由于水封或疏水器故障而使汽側(cè)的空氣吸入凝汽器時，也可以造成抽氣器過負荷。2.4.4凝汽器冷卻面積結(jié)垢或堵塞。在不停機的情況下可以進行分程的反沖洗，在允許停機的情況下可以進行高壓水沖洗，但不要損壞脹口等部位。2.4.5真空系統(tǒng)不嚴密，漏氣量增多。原因包括汽輪機軸封蒸汽量過大或過??；汽輪機排汽室與凝汽器的連接管段，由于熱變形或腐蝕穿孔引起漏氣；汽缸變形，從法蘭接合面不嚴密處漏入空氣；自動排大氣安全閥水封故障或斷水；凝汽器或液位計等接頭不嚴密；真空系統(tǒng)管道法蘭接合面、閥門盤根等不嚴密，特別是抽氣器空氣抽出管上的閥門盤根不嚴密。處理類似故障有許多實踐經(jīng)驗：包括檢修期間曾發(fā)現(xiàn)復水器旁邊的疏水膨脹箱表

13、面存在砂眼，予以補焊；抽氣器噴嘴拆開檢查，發(fā)現(xiàn)一級抽氣器噴嘴沖蝕較嚴重，更換相關(guān)部件及紫銅墊；大氣安全閥的上水線堵塞，進行疏通恢復；大氣安全閥本體檢修應進行研磨校驗，保證密封面完好；及時更換并壓緊復水泵（多級離心式水泵）的填料，防止因泵抽空造成真空度的波動；隨時檢查抽氣器凝結(jié)水線上疏水器的暢通。2.4.6系統(tǒng)蒸汽壓力變化。蒸汽壓力變化直接導致軸封蒸汽的變化，軸封蒸汽過大會導致能源浪費和增加抽氣器負荷，軸封蒸汽過小會使外部空氣進入機組而同樣增加抽氣器負荷，因此需要操作人員根據(jù)變化及時調(diào)整；蒸汽壓力降低會直接導致機組效率和真空度降低，所以操作人員應及時聯(lián)系生產(chǎn)調(diào)度人員進行調(diào)整。2.5軸承溫度升高2

14、.5.1故障原因：儀表顯示失靈；潤滑油溫度升高；進軸承潤滑油壓下降；潤滑油變質(zhì)；軸承損壞。2.5.2處理：聯(lián)系儀表判斷顯示真假，若顯示正確可以加大冷卻水量或切換油冷卻器；適當提高潤滑油總管壓力或聯(lián)系鉗工提高單個進軸承油壓；如發(fā)現(xiàn)潤滑油已經(jīng)變質(zhì)，及時置換成新潤滑油；如溫度維持不住可按步驟停機后聯(lián)系鉗工解體檢查處理。2.6機組振動或聲音太大2.6.1轉(zhuǎn)子不平衡，包括軸彎曲。如軸有永久變形；停機盤車不當或啟動低速暖機時間不夠，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生熱變形；汽輪機水沖擊或進入低溫蒸汽，機組部件膨脹不均造成軸彎曲等。顯著特征就是振幅隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化，而與機組負荷關(guān)系不大，解決辦法是停機檢修，需要重新做轉(zhuǎn)子的動平衡

15、。2.6.2聯(lián)軸器偏心，機組中心不正。由于安裝質(zhì)量差，溫度變化從而改變軸承座的位置，聯(lián)軸器磨損，滑銷系統(tǒng)不良，基礎(chǔ)損壞，各軸承座不均勻下沉，解決辦法需要重新找正。2.6.3維護操作的影響，如機組發(fā)生喘振的情況下，會發(fā)出刺耳的聲音；調(diào)速油壓力的變化導致轉(zhuǎn)速大幅度波動；開機過程中低速暖機運行的轉(zhuǎn)速接近壓縮機的一階臨界轉(zhuǎn)速值；潤滑油壓力或溫度變化大，影響了軸承油膜的形成；蒸汽溫度變化大，導致汽缸膨脹不均勻而發(fā)生熱變形。2.6.4軸瓦間隙偏差對振動的影響可通過油溫變化來判定。如果振動值隨著油溫的升高而加大，表明振動大多由于軸瓦間隙大而引起的。這種情況比較常見，因為運行中軸瓦表面的烏金磨損、多次修刮而使

16、軸瓦內(nèi)徑增加，導致油膜不穩(wěn)；否則，如果振動值隨著油溫升高而減少，表示振動大多由于軸瓦間隙太小所引起的。2.7機組自停2.7.1現(xiàn)象表現(xiàn)為機組聲音突變，轉(zhuǎn)速急劇降低。2.7.2原因大多情況是因為機組工藝參數(shù)聯(lián)鎖導致停機；特殊情況如汽輪機速關(guān)閥內(nèi)彈簧斷裂、系統(tǒng)停主蒸汽等同樣導致機組自停。2.7.3處理包括迅速關(guān)閉富氣出口閥，打開出口放火炬，將機組切除系統(tǒng)后及時通知有關(guān)人員；根據(jù)現(xiàn)場參數(shù)進行準確判斷，查找具體導致機組自停的原因，采取有效措施組織開機；如果原因判斷不清，及時聯(lián)系維修和值班人員到現(xiàn)場檢查，問題解決后再按常規(guī)順序進行開機。2.8復水泵抽空2.8.1現(xiàn)象表現(xiàn)為復水器液位迅速上漲，液位控制不住

17、；泵出口壓力表波動大。2.8.2原因包括備用泵填料或入口法蘭處漏氣；機組真空度值過高；凝結(jié)水溫度過高。2.8.3處理包括切換備用復水泵；聯(lián)系維修及時緊固泄漏的填料或法蘭；適當降低機組真空度（如關(guān)小抽氣器的蒸汽入口閥）；接臨時膠皮管，用溫度低的新鮮水澆復水泵體，給內(nèi)部介質(zhì)冷卻；打開復水泵入口抽真空閥門，及時排掉泵入口系統(tǒng)內(nèi)存在的的漏氣；緊急狀況下還可以關(guān)閉凝結(jié)水出裝置總閥門，打開所有就地放空閥，直接將水排進地漏，從而降低復水器液位，保證機組正常運行，系統(tǒng)正常以后再及時恢復。3 其它方面的嘗試與建議3.1密封油過濾器頂部的氣相放火炬改造為進富氣入口。這樣在不影響安全生產(chǎn)的情況下，不走火炬線而進入富氣入口線，增加了氣體收率，并且使富氣直接得到回收，對環(huán)保也做出了一定的貢獻。3.2適當提高富氣入口壓力，壓縮機富氣入口壓力設(shè)計值為40KPa，在不影響系統(tǒng)壓力的前提下，適當提高入口壓力值到60 KPa，即降低富氣的壓縮比對降低汽輪機的做功很有幫助