郭葆軍,丁仁義,宋明全
中國石油天然氣第一建設(shè)公司,河南洛陽 471023
乙烯裝置裂解氣壓縮機組安裝方法
郭葆軍,丁仁義,宋明全
中國石油天然氣第一建設(shè)公司,河南洛陽 471023
裂解氣壓縮機組是乙烯裝置的核心設(shè)備,為整個裝置工藝氣的平穩(wěn)運行提供動力,其安裝難度大,精度要求高,新技術(shù)應(yīng)用多。文章以獨山子 100 萬 t/a 乙烯裝置裂解氣壓縮機組安裝為例,從設(shè)備就位、找正對中、底座灌漿到機組試運行,系統(tǒng)地介紹了裂解氣壓縮機組的安裝方法。壓縮機組安裝完成后一次試車成功,并實現(xiàn)了自 2010 年投產(chǎn)至今的正常運行,表明了該安裝方法的有效性。
裂解氣壓縮機組;安裝;試運行
獨山子 100 萬 t/a 乙烯裂解裝置為中石油“十一五”重點工程,是國內(nèi)單系列規(guī)模最大的乙烯裝置,該裝置的成功建成投產(chǎn)和平穩(wěn)運行,把我國乙烯的生產(chǎn)加工能力提升到一個新的高度。
乙烯裝置的裂解氣壓縮機、乙烯壓縮機和丙烯壓縮機被稱為乙烯裝置“三機組”,為整個裝置提供動力和冷劑,是乙烯裝置的關(guān)鍵核心設(shè)備。“三機組”中的裂解氣壓縮機組最為復(fù)雜,功率大,安裝精度高,施工程序復(fù)雜,新技術(shù)應(yīng)用多,目前大多需要從國外進口。本文以獨山子 100 萬 t/a 乙烯裝置裂解氣壓縮機組安裝為例,闡述大型離心式壓縮機組的安裝方法及試運行過程。
獨山子乙烯裂解氣壓縮機組為三缸五段水平剖分式離心壓縮機,超高壓蒸汽透平驅(qū)動,驅(qū)動蒸汽壓力 12 MPa,功率 56 967 kW,機組總質(zhì)量 377 t,由德國西門子公司生產(chǎn),其布置形式如圖1所示。
圖1 裂解氣壓縮機組布置示意
安裝程序:方案編制及施工準備→技術(shù)交底→開箱驗收→基礎(chǔ)驗收及處理→吊裝就位→找正調(diào)平→同心度檢查→二次灌漿→零部件安裝及關(guān)鍵部位拆檢→附屬管道安裝及同心度復(fù)查→油系統(tǒng)沖洗→透平試運行→壓縮機試運行
2.1 施工準備
根據(jù)圖紙和資料,編制機組安裝施工技術(shù)方案,對機組從吊裝就位至試車的每一個環(huán)節(jié)提出要求和描述具體的施工步驟,對施工人員進行技術(shù)交底;施工關(guān)鍵環(huán)節(jié)如二次灌漿、油沖洗、透平單機試運行、機組試運行等應(yīng)根據(jù)施工實際情況單獨編制專項方案。
2.2 設(shè)備開箱驗收
裂解氣壓縮機組全部從德國進口,共 102 個包裝箱,配件數(shù)量多,為了保證機組后期施工順利進行,對機組配件進行分類整理,并安排專人進行管理。
在設(shè)備開箱過程中,除了按要求檢查設(shè)備的外觀及核對數(shù)量外,還對安裝件、開車備件、2年備件及專用工具進行分類并建立臺賬,以便于查找。
2.3 基礎(chǔ)驗收及處理
裂解氣壓縮機組基礎(chǔ)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),整體澆注而成,面積為 24 m × 7 m,厚度為 2.3 m 和 1.8 m兩種規(guī)格,機組設(shè)計安裝標高為 EL + 11.1 m,設(shè) 28 個預(yù)埋套管型地腳螺栓孔,套管直徑為 125 mm,機組采用帶錨板的地腳螺栓進行固定,地腳螺栓尺寸為 M48。
按基礎(chǔ)設(shè)計圖及機組的底座尺寸復(fù)核基礎(chǔ)尺寸、縱橫中心線、標高、預(yù)埋地腳螺栓套管位置及基礎(chǔ)預(yù)埋件的數(shù)量、坐標,其允許偏差應(yīng)符合規(guī)范及廠家相關(guān)技術(shù)要求。地腳螺栓錨板處基礎(chǔ)的水平度應(yīng)符合規(guī)定,錨板與機器基礎(chǔ)的接觸面積應(yīng)大于錨板面積的 50%。
將二次灌漿的基礎(chǔ)表面鑿出麻點,以(3 ~ 5)點 / dm2為宜,麻點深度 ≥ 10 mm,在千斤頂支撐板處及周邊 50 mm范圍內(nèi)應(yīng)鑿平,清除地腳螺栓孔套筒內(nèi)的雜物。
2.4 支撐千斤頂?shù)脑O(shè)置
裂解氣壓縮機組利用可調(diào)千斤頂進行支撐,支撐千斤頂放置在基礎(chǔ)上預(yù)設(shè)的支撐墊板上。在每個地腳螺栓孔的兩側(cè)約 250 mm 位置各設(shè)置一塊 250 mm × 250 mm ×δ的支撐墊板(厚度δ為 6 、10、14 mm 三種規(guī)格,根據(jù)所處位置基礎(chǔ)的高度選定),采用座漿法布置在基礎(chǔ)上,每塊支撐墊板的水平度允許偏差 ≤ 2 mm/m,標高允許偏差為 ±2 mm。預(yù)埋支撐墊板找平示意見圖2。
圖2 預(yù)埋支撐墊板找平
機組吊裝就位前,根據(jù)安裝高度對支撐千斤頂進行找平,調(diào)整支撐千斤頂?shù)母叨?,使所有支撐千斤頂?shù)捻斆嬖谕粯烁?,允許偏差為 ±2 mm。
為了防止機組就位時單個千斤頂受力過大,應(yīng)在支撐千斤頂兩側(cè)各放置一組高度比支撐千斤頂略高的臨時墊鐵(見圖3),以承受設(shè)備就位時的局部重力,起到對支撐千斤頂?shù)谋Wo作用。所有支撐千斤頂?shù)捻敇烁邞?yīng)比正常安裝標高低 2 ~ 3 mm。為了保證二次灌漿層厚度,應(yīng)保證千斤頂頂部距水泥基礎(chǔ)面的高度處于50 ~70 mm 范圍內(nèi)。
圖3 設(shè)置臨時支撐墊鐵
2.5 吊裝就位
接照壓縮機組布置圖及方位,用 750 t 履帶吊車從壓縮機廠房頂部將透平及壓縮機分段橇塊依次吊裝就位。透平冷凝器和膨脹節(jié)應(yīng)在透平安裝就位之前吊裝就位,為避免透平冷凝器排汽接口在調(diào)整過程中與膨脹節(jié)相碰,冷凝器就位標高應(yīng)比圖紙中安裝標高低 20 ~ 25 mm。
2.6 機組找正調(diào)平
機組全部就位后進行找正、調(diào)平。在以往現(xiàn)場施工中,考慮到冷凝器的安裝位置及它與透平的連接,通常會選用透平作為安裝基準,然后依次進行中壓缸、低壓缸、高壓缸的找正。但裂解氣壓縮機整個機組采用的是預(yù)留地腳螺栓套管,為使所有的地腳螺栓都能盡量處于預(yù)留套筒中間,減少因軸系過長帶來的放大誤差,我們以中壓缸為安裝基準,分別向兩端對透平、低壓缸和高壓缸進行調(diào)平,縮短了機組對中的軸系長度,有效地控制了整個機組的安裝精度。機組安裝中心線允許偏差為 2 mm,安裝標高允許偏差為±5 mm,水平度橫向不允許超過 0.10 mm/m,軸向不允許超過 0.05 mm/m。
2.7 機組底座灌漿
機組找正、調(diào)平工作結(jié)束后,對地腳螺栓預(yù)緊至最終力矩的 30%,支設(shè)灌漿模板,準備進行二次灌漿,根據(jù)廠家要求,壓縮機底座灌漿采用環(huán)氧樹脂灌漿料。
灌漿前將透平側(cè)地腳螺栓上端用 PVC 套管與灌漿料隔開,預(yù)留套筒內(nèi)全部灌注環(huán)氧樹脂,壓縮機側(cè)地腳螺栓與套筒的間隙全部填充石英砂。在機組底座四周支設(shè)模板,橫向和縱向每隔 2 m 左右設(shè)置一條寬約 20 mm 的膨脹縫,膨脹縫應(yīng)貫穿整個灌漿層,材質(zhì)選用苯板或軟質(zhì)木板,但地腳螺栓附近不得設(shè)置膨脹縫。所有與灌漿料接觸的模板均需黏貼膠帶,以利于脫模,地腳螺栓露出螺紋部分需包裹好,模板與基礎(chǔ)的縫隙處用水泥填充。灌漿前清理基礎(chǔ)表面,使基礎(chǔ)表面清潔干燥,無雜物、油脂及灰塵。
灌漿從一側(cè)灌向另一側(cè),分區(qū)進行,灌漿過程中可擠壓但勿振搗,避免空氣滯留其中形成空鼓,灌漿工作必須連續(xù)完成。
二次灌漿完成后,待灌漿料強度達到 75% 以上,按照力矩要求重新對壓縮機及透平的地腳螺栓進行緊固,并在設(shè)備底座架設(shè)百分表監(jiān)測,從零至規(guī)定力矩,地腳螺栓附近底座的下沉量不得超過 0.05 mm。
2.8 機組對中
裂解氣壓縮機組對中采用激光對中儀進行,透平采用正式軸承盤車,壓縮機采用西門子廠家提供的對中專用工裝。
如圖4所示,對中專用工裝由軸頭固定裝置、旋轉(zhuǎn)套和固定卡簧組成,固定裝置用螺栓與軸頭進行連接,旋轉(zhuǎn)套與固定裝置之間采用間隙配合安裝,安裝后能自由旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)套的外表面與內(nèi)表面都采用精加工,安裝在固定裝置上,利用固定卡簧進行軸向定位,安裝后旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的同心度偏差小于 0.02 mm。
圖4 對中工裝組裝
對中工裝安裝在需要對中的兩相鄰軸頭上,通過軸頭加工孔固定,激光對中儀通過V形支架固定在旋轉(zhuǎn)套上,利用旋轉(zhuǎn)套的旋轉(zhuǎn)代替壓縮機軸的旋轉(zhuǎn),從而測出兩軸的相對位置,激光對中儀可直接顯示出機組需要的調(diào)整量。見圖5和圖6。
圖5 安裝在軸頭上的工裝及激光發(fā)射器
圖6 激光對中儀對中操作
2.9 無應(yīng)力配管
機組二次灌漿完成且對中復(fù)查結(jié)果符合要求后,可進行機組的無應(yīng)力配管,應(yīng)注意以下幾點:
(1)斷開與機器連接的所有外部管道,確認機組處于自由狀態(tài)。
(2)正式支架已安裝完成,管道處于自由狀態(tài)。
(3)檢查連接法蘭之間的平行度,壓縮機工藝管道的法蘭連接,其徑向允許偏差為 0.5 mm,軸向允許偏差為D/2 000(D為法蘭兩對稱測量點距離)。
(4)聯(lián)軸器上監(jiān)測百分表的允許變化值不應(yīng)超過0.02 mm,支腿上百分表的變化值不應(yīng)超過 0.05 mm。
(5)管道與機器連接完成及機組附屬管道彈性支架鎖片解除后都應(yīng)再次對機組同心度進行復(fù)測,如機組同心度發(fā)生變化,則應(yīng)找出原因,重新進行調(diào)整。
2.10 機組油沖洗
(1)機組油沖洗分為潤滑油系統(tǒng)和控制油系統(tǒng)兩部分,控制油系統(tǒng)沖洗需在潤滑油系統(tǒng)沖洗合格后進行。通過接臨時跨線對外部油管進行沖洗,合格后再接入軸承箱進行沖洗。
(3)油管道在酸洗結(jié)束、干燥完成后,分段利用壓縮空氣進行吹掃清理,應(yīng)注意管口的保護,防止二次污染。
(4)根據(jù)沖洗流程,接跨線繞過機組軸承箱、高位油箱,使上油管與回油管相連,在泵出口過濾器、潤滑油回油總管進入油箱法蘭處、高位油箱溢流管進入油箱法蘭處分別加設(shè)臨時濾網(wǎng),在控制油入口及控制油回油口加設(shè)盲板,防止油泄漏至控制油系統(tǒng)?;赜涂偣艿某叽邕^大時應(yīng)考慮對濾網(wǎng)設(shè)加強支撐,防止濾網(wǎng)強度不夠而被沖壞。
(5)油沖洗過程中應(yīng)根據(jù)油的潔凈程度選擇濾網(wǎng)(80目、100目、120目、180目、200目),當上一級濾網(wǎng)連續(xù)運行 2 ~ 4 h 濾網(wǎng)表面雜物明顯減少時,可更換更細的濾網(wǎng)。濾網(wǎng)的更換時間根據(jù)濾網(wǎng)的清潔程度而定,油沖洗前期更換濾網(wǎng)的時間間隔較短,一般為 5 ~ 30 min,后期可延長至2 ~ 8 h 更換一次,濾網(wǎng)的更換頻率必須得到良好的控制,過低會引起回油管路堵塞,過高會減少油沖洗時間,影響油沖洗效果。
(6)油沖洗臨時管道的墊片采用沖壓成型的耐油墊片或聚四氟乙烯墊片,墊片內(nèi)孔應(yīng)無毛邊。
(7)油沖洗過程中用木錘敲擊彎頭、三通、焊道等部位,以增強油沖洗效果。還可以通過投用油箱加熱器和油冷器來調(diào)節(jié)潤滑油油溫,提高油沖洗效果。
3.1 試運行的目的
(1)檢查機組各系統(tǒng)的裝置是否符合設(shè)計要求。
(2)檢驗和調(diào)整機組各部分的執(zhí)行機構(gòu)是否達到設(shè)計要求。
(3)檢驗和調(diào)整電氣、儀表自動控制系統(tǒng)及其配套設(shè)備的正確性和靈敏性。
確定專家群體的主觀感知價值(ppvmn)M×N與(npvmn)M×N,其中由于指標實際值低于最低參考點的應(yīng)急方案不能有效應(yīng)對突發(fā)事件,需剔除存在npvmn<0的應(yīng)對方案。令篩選出的方案基于TOPSIS排序思想,可將期望水平參考值作為正理想評估值,最低要求參考值作為負理想評估值,則與可理解為由決策專家群體確定的應(yīng)急方案epm在指標cn下的實際表現(xiàn)情況與期望值或最低要求值之間的主觀感知距離,進而確定各應(yīng)急方案的實際表現(xiàn)情況與正負理想值之間的加權(quán)主觀感知歐式距離:
(4)檢驗機組的油系統(tǒng)、復(fù)水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)的工作情況。
(5)檢驗機組的振動、軸位移、軸溫、壓力等工藝參數(shù)指標及其設(shè)備設(shè)計、制造和安裝質(zhì)量,進行全面考核。
3.2 試運行的準備工作
(1)成立試運行領(lǐng)導(dǎo)小組,人員分工到位。
(2)試運行人員應(yīng)熟悉試運程序、操作手冊,了解機組的結(jié)構(gòu)及其特性,有處理意外事件的能力,按試運行方案對所有參加人員進行安全技術(shù)交底。
(3)按試運行方案要求備齊試運行的器具、量具、測振儀、測溫儀、聽診器等安全防護用品。
(4)試運轉(zhuǎn)需要的有關(guān)資料、聯(lián)鎖投用清單及試運記錄表格準備齊全。
(5)確認油系統(tǒng)各自控儀表的報警、停機、自啟動等聯(lián)鎖的動作準確無誤。
(6)投用公用工程系統(tǒng)。
(7)啟動潤滑油和控制油系統(tǒng)。
(8)啟動密封蒸汽系統(tǒng),投用抽真空系統(tǒng)。
(9)啟動盤車機構(gòu)。
3.3 透平試運行
3.3.1 暖管
透平啟動前應(yīng)進行充分的暖管和疏水,防止產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力或蒸汽冷凝液進入透平造成水擊。暖管可分為兩個階段進行:蒸汽管網(wǎng)總管至透平進汽截止閥前的蒸汽管道,在完成啟動前的準備工作后即可進行暖管;截止閥至速關(guān)閥之間的蒸汽管道,應(yīng)在透平油系統(tǒng)、調(diào)整保安系統(tǒng)聯(lián)鎖調(diào)試合格,盤車裝置正常運行條件下暖管。
3.3.2 沖動透平轉(zhuǎn)子
手動開啟速關(guān)閥,先暖機后沖動轉(zhuǎn)子,控制透平轉(zhuǎn)速在 1 600 r/min 左右,按暖機升溫曲線進行暖機,檢查運行情況。
打開調(diào)速閥,使透平快速通過臨界轉(zhuǎn)速帶,將轉(zhuǎn)速維持在 3 000 r/min 至少 1 h。透平運轉(zhuǎn) 1 h 后,緩慢開大調(diào)速閥,將轉(zhuǎn)速提升到最低的調(diào)速器速度 3 105 r/min。
檢查運行情況符合要求后,在調(diào)速器操作速度范圍內(nèi)提高透平速度,檢查調(diào)速器的性能,將透平轉(zhuǎn)速控制在 4 140 r/min 的額定轉(zhuǎn)速下運行 1 h,合格后將透平轉(zhuǎn)速升至最大連續(xù)轉(zhuǎn)速 4 347 r/min。
3.3.3 超速跳車試驗
在透平額定轉(zhuǎn)速下,用調(diào)速閥進行升速,使透平轉(zhuǎn)速上升到 4 782 r/min 的自動跳車轉(zhuǎn)速,跳車后應(yīng)待轉(zhuǎn)速降到額定轉(zhuǎn)速的 90% 以下時,將手動危機遮斷器手柄復(fù)位,使透平升速,再次做超速跳車試驗,連續(xù)做三次。
在調(diào)速器的控制下,使透平轉(zhuǎn)速升至最大的連續(xù)轉(zhuǎn)速4 347 r/min,運行平穩(wěn)后,連續(xù)試運行 1 h 以上,檢測機組的各軸承溫度、振動、軸位移、熱膨脹等,同時,檢查機組各附屬系統(tǒng)的運行情況,做好各項記錄。
3.3.4 測定惰轉(zhuǎn)時間
停機后,測定惰轉(zhuǎn)時間,繪制轉(zhuǎn)速隨時間變化的關(guān)系曲線,轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動后,立即啟動盤車器進行盤車。
透平在單機試運過程中,其機械運轉(zhuǎn)性能應(yīng)符合下列要求:透平、輔機運行正常,無異常聲響;油溫、油壓符合設(shè)計規(guī)定;軸承的振動符合技術(shù)要求;機體各熱膨脹指示器的變化數(shù)值應(yīng)均勻。試運行過程中如發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)立即采取措施,經(jīng)檢查和調(diào)整處理后再繼續(xù)試運行。
3.4 壓縮機試運行
透平單機試運行合格,各項性能參數(shù)符合要求后,進行壓縮機試運行。裂解氣壓縮機以空氣為介質(zhì),試運行前應(yīng)做好以下各項準備工作:復(fù)查軸對中數(shù)據(jù),連接聯(lián)軸器;檢查并確認聯(lián)鎖系統(tǒng);將吸入罐的人孔打開,安裝 10 目過濾網(wǎng),排放口做好安全標志;檢查并確認機組試運行工藝流程符合試運行方案要求。
打開主汽閥沖動轉(zhuǎn)子,低速暖機后,按機組的升速曲線進行升速,升速過程中,應(yīng)迅速地越過機組的臨界轉(zhuǎn)速。在各升速階段按要求的時間平穩(wěn)運行,并進行機械檢查,軸位移、軸振動、軸承溫升、機體熱膨脹等應(yīng)符合設(shè)計文件的規(guī)定。
按試運行方案進行停機,測定機組惰轉(zhuǎn)時間,繪制惰轉(zhuǎn)曲線。停機后,盤車器自啟動進行盤車,按要求進行停機操作。
4.1 機組調(diào)整基準缸的選取
壓縮機組安裝的傳統(tǒng)方法以透平為基準,按照排列順序依次進行中壓缸、低壓缸、高壓缸的找正工作,裂解氣壓縮機組軸系長 21 m,在軸向安裝調(diào)整過程中,很容易因軸系過長而產(chǎn)生逐級放大效應(yīng),這種傳統(tǒng)的施工方法已不能滿足現(xiàn)場施工需求。
針對機組自身的特點,我們選取了機組中壓缸作為找正基準缸,從中間向兩邊同時進行調(diào)整,縮短了實際調(diào)整的軸系長度,有效解決了機組軸系過長施工難度大的問題。
4.2 大面積環(huán)氧樹脂灌漿技術(shù)
機組二次灌漿采用環(huán)氧樹脂灌漿料,有以下特點:
(1)流動性差、有效作業(yè)時間短。環(huán)氧樹脂為膠狀物,黏度大,流動性差,在20℃的環(huán)境溫度下,環(huán)氧樹脂的凝固時間僅為 4 h。
(2)對施工環(huán)境要求高?;A(chǔ)表面需保持干燥、清潔,地腳螺栓套筒內(nèi)不得有雜物和水,灌漿前需用無油壓縮空氣對基礎(chǔ)表面進行吹掃;為獲得最佳的工作狀態(tài),灌漿前最好將灌漿料在 15 ~ 25 ℃ 環(huán)境下放置 24 h,灌漿施工要求的環(huán)境溫度為 15 ~ 25 ℃。
(3)膨脹縫設(shè)置要求嚴格。因環(huán)氧樹脂與水泥基礎(chǔ)的膨脹率不一致,為防止裂紋,必須在二次灌漿層橫向和縱向設(shè)置一定數(shù)量的膨脹縫。
(4)施工工序復(fù)雜。環(huán)氧樹脂灌漿料由固化劑、環(huán)氧樹脂和骨料三種組分組成,施工中要嚴格控制三種組分的配比。
壓縮機組灌漿面積超過 100 m2,結(jié)合膨脹縫的設(shè)置,把灌漿區(qū)域劃分為16塊,分區(qū)域進行灌注,見圖7。根據(jù)施工現(xiàn)場情況就近設(shè)置攪拌點,用兩臺強制式攪拌機進行攪拌作業(yè),并在灌漿過程中增加局部灌漿料高度以加速其流動,有效控制了施工作業(yè)時間。
圖7 裂解氣壓縮機組灌漿分區(qū)示意
4.3 不盤車對中技術(shù)
機組對中使用廠家隨機自帶的對中專用工裝,不需要盤車,減少了人力的使用,提高了對中效率。配合激光對中儀的使用,順利完成了機組的對中工作,對以后大型機組的對中有很好的借鑒作用。
裂解氣壓縮機組安裝完成后,經(jīng)檢查各項性能指標均符合設(shè)計和規(guī)范要求,實現(xiàn)了一次試車成功。該壓縮機組自2010年投產(chǎn)至今運行正常,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益,并對后續(xù)開工建設(shè)的撫順乙烯、四川乙烯工程施工起到了很好的借鑒和指導(dǎo)作用。
Installation Method of Cracking Gas Compressor Unit of Ethylene Facility
Guo Baojun,Ding Renyi,Song Mingquan
China Petroleum First Construction Co.,Luoyang 471023,China
Cracking gas compressor unit is the core equipment of an ethylene facility,which offers power for steady running of process gas in the whole facility.Installation of the compressor unit is difficult with high precision requirement and application of new techniques.This paper takes the installation of the cracking gas compressor unit of Dushanzi 1 Mt/a ethylene facility for example to systematically describe the installation methods of the cracking gas compressor unit,in aspects of putting the compressor unit in place,leveling and aligning,base grouting and trial run of the compressor unit.The first trial run of the compressor unit was successfully and since being put into production in 2010,the compressor unit has run normally all the time,which proves that the installation methods are effective.
cracking gas compressor unit;installation;trial run
10.3969/j.issn.1001-2206.2014.01.020
郭葆軍(1972-),男,河南洛陽人,工程師,1995年畢業(yè)于承德石油學(xué)校,主要從事機械設(shè)備安裝及調(diào)試方面的技術(shù)管理工作。
2013-01-07