胡繼衛(wèi)，張學信

(河南龍宇煤化工有限公司,河南 永城 476600)

河南龍宇煤化工有限公司(以下簡稱龍宇煤化工)一期年產50萬t甲醇裝置采用先進的Shell粉煤氣化制甲醇技術，其中,合成氣壓縮機組作為重要的大型動力核心設備，其作用是對來自低溫甲醇洗凈化的新鮮氣體和甲醇合成過來的循環(huán)氣進行壓縮，為甲醇合成裝置提供所需要的壓力與氣量。機組由德國西門子股份公司設計制造，該壓縮機組是汽輪機驅動離心壓縮機，汽輪機型號為SST600(NK32/45)，屬于凝氣式，其采用室內雙層布置，單側進汽，進汽為高壓蒸汽，正常壓力為5.0MPa(g)、溫度為385℃、流量為64.1t/h，經速關閥和調節(jié)汽閥進入汽輪機缸體，經過噴嘴帶動葉輪做功,使汽輪機轉動；做完功的蒸汽即排汽，其壓力為-0.088MPa(g)、溫度為45℃。離心壓縮機型號為STC-SV(10-7-A)，單缸兩段七級葉輪結構組成，軸端密封采用的是德國博格曼公司生產的串聯式干氣密封。針對機組在生產運行過程中出現振動的問題，采取了有效的措施及優(yōu)化工況，取得了顯著效果，確保了龍宇煤化工一期年產50萬t甲醇裝置的高負荷、安全、穩(wěn)定、長周期運行。

1 工藝簡介

來自低溫甲醇洗的凈化氣(3.15 MPa、30 ℃)進入合成氣壓縮機的新鮮氣壓縮段分離器后，經過6級壓縮壓力升至7.54 MPa,溫度升至163℃，再與進入循環(huán)壓縮段分離器的循環(huán)氣體(7.54 MPa、40℃)一起在壓縮機缸體內混合后壓縮升壓、升溫至8.2 MPa、71 ℃，去甲醇合成裝置進行粗甲醇的合成反應，其工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程

2 合成氣壓縮機振動過大

龍宇煤化工于2019年7～8月對裝置進行了大修，合成氣壓縮機大修后于8月27日開車運行，運行至2019年9月5日16：50左右，由于潤滑油泵油壓低聯鎖而備用泵未及時啟動，導致機組停車。機組再次熱態(tài)開車后，轉速升至8 500r/min時(正常工作轉速為10 200r/min)，壓縮機的非驅動端振動數值顯示67μm已達上限報警，溫度在88C(軸承溫度偏高)，工況稍有波動,數值就會在72μm上下波動，而壓縮機的高限聯鎖數值是81μm，在此工況下運行一周后，合成氣壓縮機的進氣流量有下降趨勢，干氣密封一級泄漏氣去火炬的泄漏壓力一直穩(wěn)定在235kPa(正常值為235kPa)左右，為了能保持長周期高負荷運行，本著徹查機組存在的問題和保護機組的原則，機組作停車檢修處理。

3 拆檢情況

壓縮機組拆缸檢修后發(fā)現一系列問題,主要分為以下幾類。

(1)發(fā)現壓縮機的非驅動端的徑向軸承有大面積積碳,且軸瓦鎢金面上有一道輕微溝槽損傷,驅動端的徑向軸承有小面積積碳。

(2)離心壓縮機二段入口管道過濾器濾網表面和內部有大量黑色黏稠雜質，且濾網已經吸癟，但是濾網并未撕裂；同時,一級入口管道過濾器內濾網表面較臟，濾網表面附著大量黑色雜質。

(3)離心壓縮機葉輪表面附著的大量黑色黏稠物質,堵塞了非驅動端處的平衡活塞與平衡活塞密封之間的間隙。

(4)離心壓縮機非驅動端的干氣密封損壞嚴重，動靜環(huán)碎；干氣密封進氣管道內部、干氣密封一級進口處和一級泄漏氣處存在大量黑色物質。

4 原因分析

4.1 潤滑油的影響

機組軸承與軸頸間油膜的不穩(wěn)定造成振動大，機組在運行過程中軸頸和軸瓦之間有一層潤滑油膜，油膜不穩(wěn)定或油膜被破壞，轉子軸頸就可能和軸瓦發(fā)生干摩擦，引起機組強烈振動。此次潤滑油泵跳泵，造成潤滑油系統(tǒng)故障，會導致進入軸承的油量不足，可傾瓦軸承油膜出現問題，嚴重時可導致磨瓦。經過檢查，機組檢修后有部分雜質未清理干凈，而機組運行前未進行油洗，也是導致本次軸瓦刮傷的一部分原因。

4.2 工藝氣體夾帶雜質

壓縮機內的介質不干凈，有部分雜質進入到壓縮機內部(如葉輪、氣封等部位),會造成振動大。壓縮機一段入口的介質來自低溫甲醇洗工序中經脫硫槽脫硫后的凈化氣體，公司檢修時更換了脫硫劑，但存于脫硫槽底部的固體顆粒未進行充分氮氣置換，在開車過程中會使臟物隨著凈化氣體進入一段入口管道過濾器內。經過分析，此處附著的物質主要是脫硫劑等物質。

壓縮機二段入口的介質來自于甲醇合成工序的甲醇冷卻器、甲醇分離器的循環(huán)氣體，由于大修停車期間，甲醇冷卻器進行了在線煮蠟，可能有大量的石蠟等物質殘存于換熱器的底部，而甲醇合成工序的催化劑又處于使用末期，副反應增多。循環(huán)氣體攜帶的存有部分難以冷卻分離的高級脂肪醇和部分酯類物質，進入到二段入口管道過濾器內，并在濾網表面附著，堵塞濾網孔隙，在濾網處阻力增大，強大的氣流把濾網吸癟。而部分穿透濾網的雜質進入到壓縮機內，在壓縮機內部積聚。

4.3 轉子不平衡引起的振動

拆檢后發(fā)現，離心壓縮機的葉輪表面附著大量的黑色黏稠物質，導致轉子不平衡，從而使振動增大。

4.4 喘振引起的振動

若壓縮機入口過濾器濾堵塞,導致壓縮機入口流量小于喘振流量時，會引起喘振,造成機組振動增大。壓縮機流量在13.2萬Nm3/h時穩(wěn)定運行，即使突然波動為11萬～14萬Nm3/h,幾分鐘后又穩(wěn)定在13.2萬Nm3/h運行。

4.5 干氣密封的影響

一些雜質通過壓縮機出口管線，然后再通過干氣密封一級密封氣工藝氣，由于在用側干氣密封過濾器濾芯未安裝牢固，部分雜質穿透干氣密封一級過濾器進入到干氣密封內，導致干氣密封動靜環(huán)損壞破碎，在高速轉動下，造成軸振。

5 解決措施

(1)加強機組檢修管理。對離心壓縮機的軸承瓦塊進行刮研處理，清理軸承內機械雜質，聯系分析化驗人員及時取樣分析，并用濾油機進行過濾。停車檢修后，嚴格按照程序對大修離心壓縮機組進行油洗和油樣分析。

(2)將離心壓縮機兩段入口管線上的管道過濾器粘附的臟物進行清理，修復過濾器并更新濾網。

(3)對離心壓縮機的平衡活塞及平衡活塞密封間的雜質進行清理，拆下的離心壓縮機主軸運至廠家進行動平衡檢測校正處理，以消除不平衡力矩而產生的機組振動。

(4)更換機組非驅動端的干氣密封，拆除干氣密封管線，用蒸汽冷凝液進行清洗，然后用氮氣吹干。通過技術改造，增設干氣密封一級泄漏氣泄漏流量遠傳流量計、二級泄漏氣泄漏流量與壓力指示,從而實現干氣密封出現問題時能監(jiān)控分析，發(fā)現異常數據后及時作出正確判斷并處理。

(5)加強工藝管理。離心壓縮機組操作人員要嚴格按照操作規(guī)程進行備泵，以避免因確認不到位而引起的意外停車。壓縮機的油泵聯鎖進行試驗，確保油泵跳泵后，備用油泵能及時啟動，不會造成因油壓低而發(fā)生磨瓦的現象。

對更換后的新催化劑進行置換排放合格后,再往下一裝置送氣，以防止不干凈的雜物進入壓縮機缸內。

嚴格按照龍宇煤化工的規(guī)定,控制好甲醇合成系統(tǒng)的氫碳比和熱點溫度等指標,以減少副反應的發(fā)生；對甲醇合成催化劑使用情況進行有效評估，根據催化劑的轉化率及甲醇合成塔的床層溫度等指標,及時更換催化劑；嚴禁甲醇合成裝置在線對甲醇冷卻器進行煮蠟。

6 結語

針對此次合成氣壓縮機因振動大造成的停機事故，總結經驗教訓，提出幾點要求。

(1)加強開停車管理，特別在甲醇合成裝置催化劑使用后期，由于副反應石蠟等物質產生較多，在消除石蠟的過程中，要避免石蠟進入到壓縮機管線和設備內。

(2)加強機組檢修管理，檢修作業(yè)時嚴禁將雜物帶入油系統(tǒng)。檢修后要對軸承箱和軸瓦等部位進行徹底清洗，檢修后進行油洗和油質化驗分析。

(3)當干氣密封的關鍵參數(如流量和壓力)波動時，要引起足夠重視，避免事故擴大化。

(4)機組油系統(tǒng)聯鎖啟備泵要定期試驗，聯鎖設置要合理。建議在壓縮機運行模式下，增加運行泵電氣運行信號丟失時自啟動備用泵的聯鎖。

通過檢修后，合成氣壓縮機運行正常，軸振值一直保持在10μm左右,希望能為類似裝置的機組運行和檢修提供參考和借鑒。