裂解气压缩机振动原因分析及处理措施

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中原石化公司的核心机组乙烯装置裂解气压缩机GB201在1993年由德莱赛蓝（DRESSER-RAND）公司制造，采用三缸五段十七级压缩，其中三个缸分别是：低压缸型号3MWDF3/3 、中压缸型号3M8-6、高压缸型号553BC10-8。

每个缸推力轴承采用米契尔型，径向轴承采用可倾瓦，叶轮采用闭式叶轮，段间设有冷却器、气液分离罐，轴端密封采用迷宫密封和浮环密封组合使用，每个缸内级间密封采用迷宫密封，机体内通过注入洗油防结焦。

1 机组振动情况描述1.1 测振点分布情况
201机组共有轴振动测量通道16个，轴位移测量通道8个，每根转子设有4个轴振动测量点，2个轴位移测
量点。

如图1所示。

图1 测量点分布情况
1.2 运行期间异常振动情况描述
1.2.1 异常振动情况描述
自2011年7月大修后开车至2015年3月18日机组轴振相对平稳，振动值偶有波动，但波动幅值较小，自3月18日短暂停车后中压缸振动值四个通道出现异常波动，其中VE2109、VE 2110振动值明显上升，VE2111、VE2112明显下降，并四个点振动值均伴随有10余微米的波动幅度。

 
中压缸第二次振动值异常波动出现在7月22日至7月26日和7月26日至9月2日两个时间段内VE2111、2112振动值先后两次突发性增大，增大约10微米，且伴有较大幅度波动。

VE2110不明显。

23日后异常波动
的幅度更大一些，频次更多。

8月1日转速提升，四个轴振动振动均有增长，异常波动更剧烈。

 1.2.2 振动原因分析及处理措施
结合S8000远程监测系统监测数据，中压缸振动第一次异常变化及波动均以工频幅值变化为主；振值波动时，工频相位有小幅波动，但相位无趋势性变化。

以VE2110为例。

而轴心轨迹程不光滑、且可见明显的“内尖角”，轴心轨迹反向涡动，因此可以综合判断中压缸在第一次短暂的停车之后，出现了两侧轴承以外“第三个承载位置”，这一情况影响了两端轴承的载荷分布，并且从两侧轴承振动突然变化情况看来靠近VE2111、VE2112一侧，同时这不稳定的第三接触点与中压缸转子形成碰擦。

对于可能有两方面：
（1）浮环浮动受限，浮环充当了“第三承载体”；
（2）机体内可能出现了较为严重的裂解气结焦现象，结焦物附着在级间迷宫密封，被结焦物填满的的迷宫充当了“第三承载体”。

 如果浮环密封浮动受限，则很有可能会造成浮环密封快速磨损，装配间隙发生变化，密封油、气消耗量增大，但是在后续观察中发现并非如此。

因此裂解气气体结焦物附着在迷宫梳齿上造成“承载与碰擦”的可能性增加。

第二次中压缸振动异常变化情况从8月1日装置负荷变化，201机组提速情况看来，中压缸轴振动整体与转速变化成正比。

以VE2112为例，振动频谱能量集中于1倍频，有突出的峰值，高次频谐波分量较小，1倍频相位稳定在较小的变化范围内，轴心轨迹为椭圆形。

综合以上特征可以看出中压缸转子在两个时间段内轴振动值的变化是由两次突发不平衡引起。

推测引起转子不平衡的原因主要考虑到运行周期末期，裂解气结焦物附着在叶轮上量增加。

在26日振动变化后，通过初步分析考虑到转子结焦的因素，适当调整了洗油的注入量，振动值出现向下波动趋势。

转子与定子的摩擦情况仍然存在。

间隙电压基本稳定，但细化后
裂解气压缩机振动原因分析及处理措施
张殿立
中原石油化工有限责任公司 河南 濮阳 457000
摘要：通过S8000在线监测、分析对裂解气压缩机GB201实时在线监控，从发现中压缸振动异常到通过对振动趋势、时域波形、频谱、轴心轨迹等进行分析，找到振动故障的主要原因。

随着运行时间的推移，机组运行至整个运行周期的末期，气体结焦现象逐渐严重，导致中压缸转子出现不平衡，聚合物填满了迷宫密封梳齿，发生碰擦，从检修情况看来，验证了应用S8000系统在线监测诊断故障的准确性。

也能在运行过程中有针对性的做出适当调整，并提出需要重点关注的问题。

关键词：压缩机 故障诊断 气体结焦 在线监测
表1 压缩机设计参数
型号一临界/RPM 二临界/RPM 额定流量/(m 3·h -1)额定功率/kW 回油温度/℃
轴瓦温度/℃
3MWDF3/346602050018690390550-51
70-72
3M8-63250798935600
3866553BC10-8
2005
10500
2132
（下转第331页）
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此工艺方案经过一段时间的操作与分析，得出以下优点及结论：
1）对装置生产高含蜡量的原料，效果有显著改善，套管压力从原来的2.0MPa降低到1.0MPa左右，也有利于蜡的结晶（促使成品蜡厚度适中，颜色泛白，无裂缝，无油豆）、过滤机的过滤情况（过滤机卷蜡、堆蜡情况有明显减少）以及减少蜡泵进出口易堵的现象；
2）可以大幅减少过滤机进料罐的积蜡情况以及进料总管不通畅和堵凝现象，对过滤机的过滤效果、过滤速度、失效时间都有较为明显的改善。

可降低处理发生异常情况的概率，使操作更趋于平稳和可控性，提高精蜡含油量的合格率，同时也减少因操作波动而产生影响安全的因素；
3）可以减少溶剂的加入量，根据套管的压力，减少一次溶剂的加入量，可促使蜡的结晶更好，有利于提升产品质量；可减轻冷冻系统的负荷以及回收系统的负荷，对装置的节能和平稳操作均有帮助；
4）脱蜡油的加入后控制原料的含蜡量在25%-27%之间，且套管压力能稳定1.0MPA左右，对设备本身十分有利，操作安全，同时可以使装置的运行负荷趋于稳定。

6 建议及展望
1）对于不同的原料油种可以选择少加或是不加脱蜡油，比如卡宾达油，此类油种是油多蜡少，就可以停加脱蜡油，而对于苏图森、翠鸟、辛塔、白虎均为高蜡量的油种可以多加，具体的加入量可以通过计算
来确定。

2）目前装置的处理量是30-35吨/小时（5台原料泵的总量），加入脱蜡油后会降低对原料的处理量，由于每台原料泵都是低流量（6-7吨/小时）运行，只要增加原料泵的输出量即可填补原料处理量的降低情况。

3）在实际使用过程中因受塔5液面、泵13出口压力，以及后路#7罐区油罐液面等因素影响，但主要原因在于脱蜡油瞬时加入量的不稳定，因此设想是否可以在脱蜡油加入点前设置一个缓冲罐，可以用来控制缓冲罐的液面，然后在缓冲罐出口设置一台泵，泵出口为流量控制，这样就能恒定加入点的流量，使加进去的脱蜡油与原料均匀的混合，同时也便于对加入量的及时调节。

4）随着生产高含蜡量原料的比重越来越大，使用脱蜡油返回的频率也在增加，因此为了更好的控制原料中蜡含量，且使蜡含量波动小（有利于平稳操作、提高蜡含油量的合格率），所以不妨将#7罐区原料罐中蜡含量数值接入DCS内，由DCS算出加入返回量（蜡含量25%-27%），并作用于加入点控制阀，使其加入量达到最佳。

5）目前加入量控制的方式是用加入点手阀开度控制，而影响加入量的因素又较多，特别是油回收出装置泵的压力对其加入量影响最大。

 
参考文献
[1] 章为民，陶小奇.42万吨/年酮苯脱蜡脱油装置岗位操作法.2017
可见VE2112间隙电压小幅波动，时间上与振动波动吻合。

根据振动波动情况、相位、间隙电压综合考虑，可以排除可倾瓦故障。

3 检修
在密切监测下201机组安全运行至2015年10月停车，201机组按原计划解体大修。

中压缸转子吊出时发现叶轮内外附着有一层坚硬的淡黄色结焦物，级间迷宫密封梳齿之间填满了坚硬的黑色聚合物，在靠近高压侧VE2111/2112处最明显，转子级间套严重磨损，验证了“第三承载体”存和碰擦在的观点。

在检修中按照原定计划更换了备用转子，部分磨损的迷宫密封。

11月25日开机，中压缸轴振动较检修前明显下降。

201机组运行平稳。

4 结论
（1）通过S8000系统的在线监测、诊断，能够及
时发现故障，并作出分析故障原因，做出相应调整，
制定检修计划，从而保证设备的安全、稳定运行。

（2）通过振动趋势、时域波形、频谱、轴心轨迹等分析能够准确的判断转子异常振动原因。

（3）随着先进技术的应用，裂解气压缩机长周期运行的主要瓶颈为气体结焦引发的碰擦，质量不平衡等因素。

（4）洗油的注入虽不能够完全抵御气体结焦，但是洗油也是聚合物的优质溶剂，能够延长运行周期。

参考文献
[1]杨国安．机械设备故障诊断实用技术[M].北京： 中国石化出版社，2010.
[2]潘永密，李斯特. 化工机械[M]. 北京：化学工业出版社，1979.
[2]周罡. 裂解装置C201压缩机结焦原因简析[J]. 石油化工腐蚀与防护，2001，18（3）: 20-21.
[3]刘春旺.裂解气压缩机振动故障分析及解决措施.石油化工设备技术，2013，34（2）.
（上接第326页）。