裂解气压缩机轴瓦温度波动原因探析及解决措施

裂解气压缩机轴瓦温度波动原因探析及解决措施

褚井生

（福建古雷石化有限公司，福建 漳州 363200）

摘要：

乙烯三机轴瓦温度波动现象在设备运行过程中时有发生，漆膜是造成轴瓦温度波动的原因之一。漆膜会增加机组轴瓦的摩擦，导致轴瓦散热不良，危及到机组的安全正常运行。探析机组轴瓦温度异常问题，掌握运行的风险点，提出具体的和防范解决措施。除漆膜滤油机可以不断改善提升机组润滑油质量，延长润滑油使用周期，改善油系统的运行环境，保障大机组的长周期稳定运行。

关键词：

裂解气压缩机；轴瓦温度；漆膜；除漆膜滤油机；措施

Analysis of temperature fluctuation of cracking gas compressor and solution measures

Chu Jing sheng

(Fujian Gulei Petrochemical Co., LTD., Fujian Zhangzhou 363000)

Abstract: The temperature fluctuation of ethylene three machine occurs during the operation of equipment, and the paint film is one of the reasons for the temperature fluctuation of the bush. The paint film will increase the friction of the unit bearing bush, resulting in poor heat dissipation of the bearing bush, endangering the safety and normal operation of the unit. Explore the abnormal temperature of the unit, grasp the risk points of operation, and put forward specific and preventive solutions. The paint film filter can continuously improve the lubricating oil quality of the unit, extend the service cycle of the lubricating oil, improve the operating environment of the oil system, and ensure the long cycle stable operation of the large unit.

Keyword: Lysis gas compressor; bearing bush temperature; paint film; paint film oil filter; measures

1   公司简介

    福建某石化公司下面有100万t/a蒸汽裂解等9套化工装置，产品有乙二醇、环氧乙烷、苯乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、抽余C4、热塑性弹性体，以及乙烯、碳五、碳九、甲苯、混合二甲苯、芳烃抽余油、丁二烯、二乙二醇、三乙二醇、丙烯、裂解萘馏分等共计18种主要产品，并且拥有5个码头泊位，年吞吐能力约780万吨。

2   设备概述

福建某石化公司100万t/a蒸汽裂解装置裂解气压缩机组（下文用K-201代替）由沈阳汽轮机机械有限公司（SBW）设计制造，将裂解气由0.035MPa压缩至3.8MPa。压缩机由三个缸组成，由左至右分别为中、低、高（缸体排布见图1），机组型号2MCL1204+ DMCL1204 +2MCL1007，通过膜盘式联轴器联接。该压缩机组由抽汽凝汽式汽轮机（K-201ST）驱动，型号EHNK71/90，由杭州汽轮机厂设计制造，轴功率64MW。

图1 缸体排布图

机组额定转速为4567rpm，最小可调转速3954rpm。机组由五段压缩组成，一段吸入压力为0.031MPaG，五段排出压力3.841MPa，其中低压缸为一段，中压缸为二、三段，高压缸为四、五段（具体参数见表1）。汽轮机额定转速4567r/min，额定功率64MW，压缩机排出压力3.84MpaG，排出温度48.9℃，流量为428654kg/h。机组采用润滑油站集中供油的强制润滑方式，油品为壳牌\多宝\Turbo S4 GX46 46 汽轮机油。

3   机组存在问题

2021年8月17日，蒸汽裂解装置投料试车后整个机组轴瓦温度正常，最高温度为92.4℃。自2021年10月中旬起，裂解气压缩机K-201中压缸非驱动端径向轴瓦TI22217温度开始缓慢上涨，由2021年9月的91℃升至2022年3月21日的最高值109.2℃（见图2）。

图2 机组轴瓦温度上升趋势图

期间有两次温度跳变，其一是2022年1月28日从96.5跳变到98.7℃，其二是2022年2月6日从99.2跳变到100.2℃，乙烯装置标定温度涨上去未回到原有温度（见图3）。

图3 机组轴瓦温度两次跳变图

非驱动端径向轴瓦TI22217温度波动幅度越来越大，从1℃增加到3℃，瓦温伴随周期性波动有继续升高趋势（见图4）。

图4 机组轴瓦温度周期性波动及升高图

4   轴瓦温度高原因分析

4.1 润滑油品质变化

通过检测机组运行油的指标，漆膜倾向指数为5.7（见表2）。虽然MPC值不太高，但润滑油中已经有漆膜的存在。

漆膜的产生首先是油品的自然氧化。油品氧化后生成羧酸、酯、醇等氧化物，这些氧化物进一步缩聚反应生成高分子量的聚合物，以溶解状态存在于油液中,当超过了润滑油的溶解程度时，润滑油变饱和,过多的降解产物就会析出形成漆膜。其次，油液的“微燃烧”也会加速漆膜的形成。常态下，润滑油中会溶解一定量的空气，当超过溶解极限后，进入油液的空气以悬浮形式存在油液中。一旦润滑油由低压区被泵入高压区，这些悬浮在油中的小气泡被急剧压缩，导致油液微区温度迅速升高，有时甚至高达1100℃，造成油液微区绝热“微燃烧”，生成极小尺寸的不溶物。这些不溶物有极性、极不稳定，也易粘附到金属表面从而形成漆膜。再次油液中的“电火花现象”也是形成漆膜的一个重要原因，在大型机组高温、高压、高转速的环境下，当油液经过很小间隙如阀芯、精密滤芯时，分子间内摩擦产生静电，累积后突然放电，产生千度以上的微区高温，此时也易生成漆膜。一般而言，油品氧化是一个缓慢的过程，而油品绝热“微燃烧”生成漆膜的速度要快得多。

4.2 机组本身存在缺欠

润滑油量不足、机组本身安装间隙过小、轴瓦载荷分配不均、轴瓦本身有问题等也会加速漆膜的产生。

当润滑油中极性氧化物浓度在特定的温度压力下达到饱和后，沉淀在金属内表面，达到某种程度后能造成轴瓦上漆膜形成附着堆积，从而减少油膜间隙，增加摩擦，导致轴瓦散热不良、轴温上升、油品氧化加速。就会影响轴瓦散热而导致轴瓦温度波动或上升。同时漆膜会黏附其它污染颗粒，形成磨砂效应加剧设备磨损。

5   解决措施与对策

5.1 运行阶段处理方案

对现场仪表显示、工艺波动、汽轮机电刷磨损、设备转速波动等方面进行排查，确认并未存在影响轴瓦温度升高的因素后，进行了以下工况调整：

（1）调节油压：油压从0.1MPa调整到最高0.22MPa；

（2）调整油温：油温由42℃调到48℃；由48℃降到38℃；调整过后轴瓦波动效果未有明显改善；

（3）对机组投用顶轴油：投用顶轴油后振动值增长1~2μm，温度瞬间下降10℃左右，但是当关掉顶轴油后，振动和温度基本上回到投用顶轴油前的数值。（见图6）

图6 投用顶轴油后机组振动及瓦温变化情况

（4）投用投用新型除漆膜滤油机——昆山威胜达WVD-II 型除漆膜油泥专用滤油机

通过调研，我们于2022年3月15日上午9点30分投用了使用效果和市场口碑比较好的昆山威胜达WVD-II 型除漆膜油泥专用滤油机(防爆型)消除漆膜。在机组油箱上安装了滤油机进行旁路循环，该滤油机采用了WVD-II型静电吸附+树脂吸附两种技术协同作用，不但能有效去除悬浮态漆膜，而且可以去除溶解态漆膜产物。其主要原理如下：

静电吸附技术工作原理——去除析出态漆膜（见下图7）

图7 静电吸附原理

静电吸附是利用圆形高压静电场作用，使油中污染颗粒物分别显示正、负电性，带正、负电性颗粒物在电场力的作用下各自向负、正电极方向游动，中性颗粒被带电颗粒物流挤着移动，最后将所有颗粒物都吸附在收集器上，彻底清除油品中的污染物，通过带静电的油液颗粒物流动，将油箱、管壁及元器件上附着的油泥杂质、氧化物全部冲刷吸附带出，主动拔除掉系统内表面上粘附结的油泥和胶状污垢，起到清洗系统的作用。

树脂吸附工作原理——去除溶解态漆膜

离子交换树脂- DICR™ 能够去除透平油中的可溶性污染物，确保MPC指标的下降，因为涡轮机在运行过程中它们大部分是可溶的，只有达到饱和状态这些产物才会形成析出，依靠静电设备无法清除这些溶解状态下的副产物（见图8）。

图8 离子交互树脂吸附原理

投用前机组压缩机中压缸驱动端支撑轴承瓦温曲线波动如下（见图9）：

图9 2022.3.10-2022.3.16轴承瓦温曲线波动

投用除漆膜滤油机后一周内，压缩机中压缸驱动端支撑轴承瓦温曲线如下（见图10）：

图10 2022.3.17-2022.3.23轴承瓦温曲线波动

投用除漆膜滤油机后半个月，压缩机中压缸驱动端支撑轴承瓦温曲线如下（见图11）：

图11 2022.3.5-2022.3.31轴承瓦温曲线波动

投用除漆膜滤油机后15天，压缩机组的轴瓦温度、转速、轴振动、润滑油温度参数情况如下（见图12）

图12

从温度曲线可以看出，应用除漆膜滤油机后，轴瓦温度的最高温度和波动幅度均得到良好控制，通过油的样品检测可见MPC下降，轴瓦温度得到了有效控制（见表3）。

表3 机组油品除漆膜后检测

2022年9月15日停车检修进行对轴瓦的更换及改造工作时，发现轴瓦表面确实存在漆膜，且附着漆膜的轴瓦表面部位存在凹坑，凹坑深度0.02mm（见图5）。但观察漆膜的形状，表面不规则且有多块缺失松散状，说明从3月使用滤油机后，对轴瓦上的漆膜确实有去除效果

图5 停车后解体轴瓦图片

    停车后进行了轴瓦的更换及改造：

（1）将5块径向轴瓦沿轴旋转的进油端开R3倒角并开油楔（见图13）。

图13 开油楔

（2）去掉节流塞加装分布器，分布器上面有5个节流塞孔，节流塞直径3.5mm（见图14）。

图14 分布器上有5个节流塞孔

（3）阻油环内侧环车去2mm（见图15）。

图15 阻油环内侧环车去2mm

5.3 后续优化

润滑油监测是设备安全运行的重要保证。科学制定机组的在用油全寿命分析，判断设备的润滑状态、确定磨损的部位和磨损程度，可为开展预测维修提供科学依据。针对裂解压缩机出现的问题，制定了《关键机组在用润滑油全寿命分析计划》并实施，为降低不合适的更换率，实现基于状态的换油，消除故障根原因，指导设备的主动性维护提供了科学依据。

6 结论

自从2022年3月投用昆山威胜达WVD-II 型除漆膜油泥专用滤油机后，轴瓦温度得到了有效控制，为9月改造瓦争取了时间，避免在轴瓦的更换及改造之前出现停机异常。改造轴瓦后继续投用了除漆膜油泥专用滤油机，温度始终低于90℃，机组运行正常。

7 经济效益

通过除漆膜滤油机的安装运行，避免了乙烯压缩机组停机造成的巨大损失。乙烯压缩机组如停机一次损失金额在3000万左右（直接+间接）；更换轴承，时间4~5天，损失1000万。该机组共充填314桶油品，通过除漆膜高精过滤后油品完全达到合格指标，节约了油品更换费用120万元。

参考文献

[1]熊瑶.低漆膜汽轮机油的研制[J].合成润滑材料.2022，49（1）：1-4.

[2]程勇.超百万等级乙烯装置汽轮机组完成安装［J］.中国设备工程，2017（6）：7.

[3]王建新.润滑油漆膜形成机理及去除对策［J］. 石油和化工设备，2015，18（5）：76-78.

作者简介：姓名褚井生，性别男，1979年出生，大学本科，工程师，2007年毕业于内蒙古工业大学，过程装备与控制工程专业，现在福建古雷石化有限公司生产运行部化工一部负责设备管理工作。联系电话17359698229；邮箱：chujsh.glpc@fjglpc.com