溫瑞軍，張飛躍

(國能集團寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司煤制油分公司，寧夏 銀川 750411)

0 引言

大型轉(zhuǎn)動設(shè)備在化工裝置連續(xù)運行起著關(guān)鍵作用，也是試車、運行、檢修等各個環(huán)節(jié)管理的難度和重點，隨著裝置規(guī)模不斷擴大、智能化逐步提高、長周期穩(wěn)定運行要求更高的發(fā)展趨勢，其重要性越發(fā)凸顯。該類設(shè)備往往在開車及初期運行中易存在運行不夠穩(wěn)定、非計劃啟停頻繁、發(fā)生設(shè)備損壞等問題。目前裝備制造能力有較大提高，先進監(jiān)測技術(shù)被采用，但是要做好該類設(shè)備的管理，其核心還是還要從設(shè)計選型、優(yōu)化改造、操作維護、保養(yǎng)檢修、人才培養(yǎng)等環(huán)節(jié)進行控制。文章主要從大型轉(zhuǎn)動設(shè)備事故及運行管理中存在的典型問題進行分析總結(jié)，力求舉一反三，為保障大型轉(zhuǎn)動設(shè)備穩(wěn)定運行提供可參考的技術(shù)及管理措施[1]。

1 大型轉(zhuǎn)動設(shè)備引發(fā)非計劃停機的主要原因

據(jù)不完全統(tǒng)計，某公司自裝置試車以來，60%以上的非計劃停車是因大型轉(zhuǎn)動設(shè)備故障停車導(dǎo)致的，充分說明大型動設(shè)備在裝置運行中的重要地位。故障停車主要原因有設(shè)計缺陷、管理不到位、操作不當(dāng)、超負(fù)荷運行、檢修質(zhì)量不合格等。經(jīng)過對近年來某一單位發(fā)生大型轉(zhuǎn)動設(shè)備非計劃停車原因進行統(tǒng)計歸納，主要有四個方面的原因，其中：維護、管理不到位的原因占比約為34%；設(shè)計、制造缺陷，零部件質(zhì)量問題、材質(zhì)選型不當(dāng)?shù)脑蛘急燃s30%；操作不當(dāng)、系統(tǒng)波動的原因占比約為25%；檢修質(zhì)量不合格的原因占比約為11%。

1.1 維護、管理不到位的問題

因維護、管理不到位等原因?qū)е路怯媱澩＼囌急燃s為34%。

(1)部分機組保護裝置長期處于不完好狀態(tài)。丙烯壓縮機透平，缸體汽輪室壓力導(dǎo)壓管長期堵塞，蒸汽流量儀表不顯示，造成壓縮機透平工作狀態(tài)判斷困難；個別機組的鍵相、溫度、位移等傳感器及卡件損壞，維修不及時，影響機組安全穩(wěn)定運行；機組附屬保護裝置不完備(如部分機組無高位油箱)、控制油系統(tǒng)漏油，造成機組異常狀態(tài)下事故擴大。干氣密封系統(tǒng)泄漏氣管線設(shè)置不合理容易堵塞，會造成泄漏氣壓力高而聯(lián)鎖跳車。

(2)機組潤滑油管理不到位。如潤滑油機雜含量超標(biāo)、往復(fù)機油位偏低會造成機組軸瓦損傷。潤滑油站的管理低標(biāo)準(zhǔn)，三級過濾執(zhí)行不到位，不同牌號油品過濾器具混用，新油廢油未分區(qū)存放，甚至造成油品錯用。

(3)蒸汽參數(shù)不符合工藝要求。蒸汽有害成分超標(biāo)，一類是蒸汽中Si、Cl等離子超標(biāo)，造成多臺透平轉(zhuǎn)子腐蝕、結(jié)垢甚至發(fā)生葉片斷裂事故；另一類是蒸汽溫度、壓力不符合工藝要求，蒸汽管線進入硬質(zhì)顆粒等，造成多臺透平動葉片發(fā)生沖刷、水擊損傷。

(4)設(shè)備計劃檢修執(zhí)行不到位。因片面追求產(chǎn)量、縮短檢修時間、變更檢修深度或其他原因，造成部分機組及輔機失修。

(5)對機組的應(yīng)急處置不到位。帶病運行的設(shè)備，防護應(yīng)急不到位、超負(fù)荷運行導(dǎo)致事故擴大，或者壓縮機運行中出現(xiàn)的異常參數(shù)應(yīng)急處置不到位，面對參數(shù)波動。部分人員第一時間想到的是監(jiān)控運行保生產(chǎn)，沒有在第一時間去分析設(shè)備本體問題，未能及時停機排查，造成事故擴大化。比較典型的往復(fù)式壓縮機氣缸內(nèi)部進入異物，振動及噪音已有明顯變化，但未及時停機，直到活塞體破損、活塞桿斷裂，事故擴大。

(6)人員專業(yè)水平不足。機組技術(shù)管理人員專業(yè)技術(shù)水平有待提高，故障判斷不準(zhǔn)確。壓縮機由于入口分離罐旁路閥門故障，未準(zhǔn)確判斷并排除，導(dǎo)致機組多次啟停。

(7)聯(lián)鎖管理不到位。操作人員對壓縮機聯(lián)鎖邏輯不清楚，操作帶聯(lián)鎖閥門時導(dǎo)致壓縮機跳車。聯(lián)鎖管控執(zhí)行不到位，未嚴(yán)格按照聯(lián)鎖分級管控審批，并制定和落實減除連鎖后應(yīng)急措施，導(dǎo)致實際已達(dá)到聯(lián)鎖觸發(fā)條件，但未動作，引起次生事件。

1.2 設(shè)計、制造缺陷，零部件質(zhì)量問題、材質(zhì)選型不當(dāng)?shù)鹊膯栴}

(1)運行參數(shù)與設(shè)計參數(shù)偏離。費托合成裝置釋放氣(往復(fù)式)壓縮機設(shè)計參數(shù)與實際運行參數(shù)偏差較大，且管路設(shè)計不合理，導(dǎo)致壓縮機振動大、頻繁跳車。

(2)透平驅(qū)動蒸汽源不穩(wěn)定。壓縮機透平原設(shè)計采用廢鍋蒸汽經(jīng)過熱后驅(qū)動，曾多次由于汽源不穩(wěn)定造成機組跳車。

(3)透平局部結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理。丙烯壓縮機壓縮機透平設(shè)計不合理，隔板剖分面處靜葉片強度相對不足，造成靜葉片損壞，進而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子動葉片損傷。

(4)材質(zhì)選型不當(dāng)。甲醇裝置合成氣壓縮機因含水的CO2和合成氣混合進入壓縮機，導(dǎo)致碳鋼隔板腐蝕。

(5)泵軸設(shè)計不合理。BB5型3級中壓鍋爐給水泵泵軸安裝定位卡環(huán)處太細(xì)(軸徑100 mm，卡槽處80 mm)多次發(fā)生斷軸事件。

(6)透平空冷夏季高溫設(shè)計余量不足。凝氣式汽輪機乏氣空冷器設(shè)計負(fù)荷不足，夏季高溫運行時導(dǎo)致真空度高，被迫降負(fù)荷，甚至聯(lián)鎖跳車。

(7)機泵設(shè)計工況較設(shè)計運行工況偏差較大。貧液泵正常運行流量為最優(yōu)流量的40%，且有效汽蝕余量較小，長期運行導(dǎo)致振動大，葉輪嚴(yán)重氣蝕。

1.3 操作不當(dāng)、系統(tǒng)波動造成的問題

(1)啟機前未進行靜態(tài)調(diào)試。丙烯壓縮機組因系統(tǒng)原因停機后重啟時，未按操規(guī)進行靜態(tài)調(diào)試和啟動條件確認(rèn)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥閥桿損壞。

(2)啟機過程中閥位控制?？辗衷鰤簷C導(dǎo)葉控制閥閥位誤操作，導(dǎo)致增壓機喘振，機組跳車。

(3)壓縮機運行過程中監(jiān)盤不到位，異常工況未及時處理。循環(huán)氣壓縮機二段入口分液罐前工段液相監(jiān)控不到位，導(dǎo)致入口分液罐液位高而聯(lián)鎖停車；因監(jiān)盤不到位，原料氣壓縮機透平熱井凝結(jié)水排液不暢導(dǎo)致熱井高液位聯(lián)鎖跳車。

(4)中控按鈕集中布置，誤操作。因中控室操作按鈕集中布置，操作時按鈕按錯，導(dǎo)致其他機組非計劃停車。

1.4 檢修質(zhì)量控制不到位的問題

(1)檢修問題判斷不準(zhǔn)確，方案制定不合理。檢修前對機組存在的主要問題判斷不準(zhǔn)，檢修項目確定及檢修方案制定有一定盲目性，造成主要檢修目的未達(dá)到，甚至導(dǎo)致設(shè)備檢修后不能正常開車，如：發(fā)電機組減速機推力軸承溫度高，返工多次才得到改善。透平調(diào)速器外委拆檢維修后，油動缸行程調(diào)整不當(dāng)，導(dǎo)致機組無法正常開車。

(2)檢修質(zhì)量把關(guān)驗收不嚴(yán)，造成設(shè)備檢修后狀態(tài)不佳。聚甲醛固液分離機組因裝配間隙不合格，檢修后開車時轉(zhuǎn)子抱死。貧液泵軸瓦間隙偏大，導(dǎo)致機泵振動超標(biāo)，聯(lián)鎖跳車。

(3)檢修關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)不清楚或者把關(guān)不到位，導(dǎo)致檢修返工。BB5型式的多級離心泵，安裝時串量間隙太小，導(dǎo)致機泵裝配后盤車不靈活，最后被迫返修處理。

2 典型問題處理措施

文章主要結(jié)合往復(fù)式壓縮機自試車、試運行、正常運行、維護保養(yǎng)、計劃檢修等過程問題處理為出發(fā)點進行分析總結(jié)。具體以沈陽透平機械股份有限公司的六列對稱型平衡往復(fù)式壓縮機，6個氣缸對稱分布在曲軸箱兩側(cè)，其中一段壓縮有3個氣缸，布置在左側(cè)，二段壓縮有2個氣缸、三段壓縮1個氣缸布置在右側(cè)。運行之初，存在設(shè)備及管道振動大，軸瓦損壞頻次高，實際工藝氣量較原設(shè)計偏少、偏輕，導(dǎo)致入口氣量偏低，且波動大等一系列問題，導(dǎo)致壓縮機無法運行。結(jié)合實際運行情況，最終實施以下改造，實現(xiàn)機組安全穩(wěn)定運行[2]。

2.1 優(yōu)化工藝操作

盡量增加入口氣量。

2.2 管線加固

聯(lián)合設(shè)計院、高校對振動管道及結(jié)構(gòu)進行分析，并對壓縮機一回一管線、一級進出口管線、二回二、二級進出口管線、三級出口管線等增加了管道報卡加固，且報卡內(nèi)部增加緩震墊，同時管道支架、支撐盡可能落地生根。

2.3 增加減震孔板

在壓縮機一級入口靠近缸體側(cè)、出口靠近緩沖罐法蘭處，二級出口緩沖罐出口法蘭增加了限流，改善進出口氣體的穩(wěn)定性，減少氣流脈動，引發(fā)緩沖罐振動。

2.4 增大一級入口緩沖罐，改變一回一管線布置

將壓縮機一級入口分液罐容積增大10倍，提高入口氣量，并同步將配套管線進行重新布置。

2.5 調(diào)整一級氣缸余隙

根據(jù)氣量偏小的實際工況，增大壓縮機一級氣缸的固定余隙，以減少一級回流，最終通過計算在一級缸蓋處增加70 mm厚墊環(huán)，同時可以減緩氣缸排氣時發(fā)生的脈沖流量波動和管線振動。

2.6 優(yōu)化附屬設(shè)施，確保薄弱環(huán)節(jié)安全

振動過程中承插焊法蘭結(jié)構(gòu)形式的導(dǎo)淋閥容易在焊縫處斷裂，改造為整體鍛造閥門，減少閥門斷裂的風(fēng)險。切割原緩沖罐部分支腿，減少支腿過長在運行過程中擺動造成的應(yīng)力集中，降低拉裂罐體的風(fēng)險。對與機組相連的冷卻水等接管連接改為金屬軟管連接。每月對各導(dǎo)淋、預(yù)留口法蘭焊縫進行滲透檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷，降低事故發(fā)生率。

2.7 一入口分液罐增加高效分離內(nèi)件

根據(jù)工藝氣體中含有較多雜質(zhì)，液含量波動較大，還有結(jié)蠟等特點，考慮到穩(wěn)定操作，大含液量碰撞，所以在一級入口分液罐增加高效分離器，并采用了高效雙袋型分離葉片的結(jié)構(gòu)形式，分離器進行垂直布置錯流操作，大大降低所需葉片面積和液相二次夾帶。通過實際運行分液效果明顯，氣閥固體顆粒堵塞現(xiàn)象減輕，壓縮機整體液含量降低30%，固體含量降低80%以上。

2.8 制定完善的檢修及維護計劃，確保設(shè)備長周期運行

(1)制定合理的小、中、大修周期及深度，并且嚴(yán)格執(zhí)行。小修(累計運行時間60～90天)，檢修內(nèi)容主要結(jié)合壓縮機運行中出現(xiàn)的一些小故障進行排除和修理，如氣、水、油系統(tǒng)出現(xiàn)的滲漏現(xiàn)象；各連接部位的螺栓松動、氣閥故障等；以及不正常的振動、響聲、過熱、軸瓦溫度高等現(xiàn)象。中修(累計運行時間5～7個月)包含小修內(nèi)容并對填料、氣閥、活塞、各軸瓦等部件進行檢查，視磨損情況進行修復(fù)或更換。大修(2年)包含中修內(nèi)容，并增加檢查曲軸、連桿主要幾何精度、尺寸和磨損情況及有無裂紋，機組總體對中情況，電動機及其他附屬設(shè)備檢修，大修期間必須對一些部件進行更換，主要有：所有易損件(活塞環(huán)、支承環(huán)、填料密封環(huán)、氣閥)，連桿螺栓；十字頭液壓連接緊固裝置中的承壓膠圈；主軸瓦、連桿大頭瓦、小頭套。

(2)開展科學(xué)的狀態(tài)監(jiān)測及特護工作。針對壓縮機機身振動、氣閥溫度、主軸瓦溫度、活塞桿下沉等設(shè)置狀態(tài)監(jiān)測點，定期監(jiān)測并進行監(jiān)測診斷。實行包機制，負(fù)責(zé)技術(shù)員每天要查看機組運行參數(shù)，對異常參數(shù)等進行分析處理。制定“機、電、儀、管、操”五方聯(lián)合特護小組，明確特護職責(zé)、內(nèi)容、獎懲等辦法，建立起長期、規(guī)范的維護制度，針對易發(fā)生問題的薄弱環(huán)節(jié)明確巡檢制度。

通過上述前4項措施解決了壓縮機一、二、三段負(fù)荷不匹配和設(shè)備、管線振動的問題。設(shè)備及管線振速降幅明顯，一級出口管線由原來26 mm/s降為13 mm/s；二級出口管線由原來51 mm/s降為18 mm/s；三級出口管線由原來59 mm/s降為20 mm/s，能夠穩(wěn)定運行。后3項實施以來壓縮機運行趨于好轉(zhuǎn)，且實現(xiàn)良性安全運行。

3 保障大型轉(zhuǎn)動設(shè)備穩(wěn)定運行主要管理措施

3.1 做好問題分析、改進及總結(jié)工作

客觀分析問題發(fā)生的本質(zhì)原因，完善大型動設(shè)備操作規(guī)程，明確開停車審批流程；非正常停機的大型動設(shè)備，原因未經(jīng)查明不得啟機。從工藝、設(shè)備、安全等不同維度注重典型問題的收集整理，制定切合實際的防范措施，并持續(xù)檢查、監(jiān)督措施落實情況。

3.2 優(yōu)化工藝操作，開展設(shè)計“回頭看”

設(shè)備運行各項參數(shù)(工藝/設(shè)備)靠近設(shè)計指標(biāo)，并形成標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程，降低工藝原因?qū)υO(shè)備運行的影響。做好公用系統(tǒng)的生產(chǎn)保障，防止因蒸汽、脫鹽水質(zhì)量不合格造成機組損壞或性能不良。精心操作，確保裝置穩(wěn)定運行，減少系統(tǒng)原因造成的設(shè)備非計劃停車，同時避免緊急狀態(tài)停車造成設(shè)備壽命縮短及故障。

3.3 做好日常維護管理，特別是對大機組要進行特護

應(yīng)建立生產(chǎn)車間、廠機動部門、公司機電部門三級管理和監(jiān)測體系，選配離線設(shè)備監(jiān)測儀器，實現(xiàn)生產(chǎn)車間全面點檢，專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)每日查看機組運行參數(shù)，機動管理部門精密點檢、故障診斷機制；充分應(yīng)用狀態(tài)檢測手段，健全基層單位大型機組監(jiān)測臺賬及分析報告，逐步做到機組預(yù)控管理和預(yù)知維修。每一到兩個月要進行潤滑油分析，必要時進行全分析，為是否更換潤滑油提供技術(shù)支撐(機組完好穩(wěn)定的狀況下，品質(zhì)好的潤滑油可運行6～9年，甚至更長)。定期開展機、電、儀、管、操五方聯(lián)檢工作，按月召開大機組特護例會，總結(jié)并制定長周期、穩(wěn)定運行措施，逐步提高機組運管水平。

3.4 加強隊伍建設(shè)及人員培訓(xùn)工作

目前普遍存在專業(yè)技術(shù)管理人員流動過快、管理經(jīng)驗不足，忙于事故發(fā)生后的處理，對事故的預(yù)防缺乏有效的技術(shù)支持。要開展“人人上講臺”模式培訓(xùn)，倒逼全員學(xué)習(xí)，管理人員對操作人員針對性地開展設(shè)備操作、維護、典型案例等培訓(xùn)；充分運用專利商、設(shè)備供應(yīng)商專業(yè)優(yōu)勢開展專題培訓(xùn)，積極到行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)對標(biāo)學(xué)習(xí)，拓寬管理思路，掌握解決問題能力、提高專業(yè)人員技術(shù)水平。

3.5 針對有運行瓶頸的大型轉(zhuǎn)動設(shè)備開展攻關(guān)活動

成立工藝、設(shè)備、電氣、儀表、安全等專業(yè)攻關(guān)組織機構(gòu)，從人員職責(zé)、數(shù)據(jù)收集、操作維護、檢修改造等方面編制攻堅內(nèi)容，并組織實施，同時要加強與制造商、設(shè)計院溝通，逐步解決制約運行的瓶頸問題。

3.6 堅持計劃及預(yù)防性檢修

根據(jù)說明書及機組運行狀態(tài)，制定計劃檢修實施方案，明確檢修標(biāo)準(zhǔn)、周期、深度、備件儲備原則等內(nèi)容，并嚴(yán)格按照計劃進行實施，類似干氣密封部件，每次檢修必須更換，并且對配套管線附件進行檢查，對于裝置新投用的無備機的壓縮機、透平等，在投用三年內(nèi)要有針對性的進行計劃性拆解，查看內(nèi)部運行狀態(tài)，以便精準(zhǔn)判斷系統(tǒng)運行情況，更好確定后續(xù)計劃檢修方案。

3.7 開展標(biāo)準(zhǔn)化檢修，保障大型轉(zhuǎn)動設(shè)備檢修安全質(zhì)量

制定設(shè)備分級原則，根據(jù)系統(tǒng)重要及檢修難易程度確定設(shè)備類別，依次劃分為公司級、廠級、車間級。推行工藝交出、檢修過程、試車總結(jié)全過程的標(biāo)準(zhǔn)化檢修作業(yè)程序，從工藝、設(shè)備、安全角度編制標(biāo)準(zhǔn)化檢修作業(yè)包，其中檢修過程包括檢修周期及內(nèi)容、檢修工序及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量驗收等重要步驟，強調(diào)“步步檢查、步步確認(rèn)”?？梢酝ㄟ^選樹典型、觀摩、總結(jié)、推廣、評比，持續(xù)推動標(biāo)準(zhǔn)化檢修工作。

3.8 嚴(yán)格重要設(shè)備的聯(lián)鎖管理

制定聯(lián)鎖管理制度，設(shè)置合理的聯(lián)鎖保護系統(tǒng)及定值，機組相關(guān)聯(lián)鎖嚴(yán)格執(zhí)行一事一批，同時排查聯(lián)鎖邏輯不合理及單點聯(lián)鎖等隱患，發(fā)現(xiàn)問題及時整改處理。嚴(yán)格聯(lián)鎖投用與解除審批程序，嚴(yán)禁未經(jīng)科學(xué)論證和審批程序，擅自修改聯(lián)鎖設(shè)定值。

3.9 做好備件管理

在設(shè)備采購開始前應(yīng)制定易損件儲備及采購統(tǒng)一原則，此時的備件費用價格較低。生產(chǎn)準(zhǔn)備期間根據(jù)工藝特性應(yīng)梳理備件的儲備及消耗定額，投入生產(chǎn)運行后，根據(jù)設(shè)備說明書、設(shè)備運行狀態(tài)及備件采購周期進一步修訂備件儲備及消耗定額。到貨的備件關(guān)注質(zhì)量驗收環(huán)節(jié)，針對獨家、進口長周期備件提早進行替代工作。

4 結(jié)語

大型轉(zhuǎn)動設(shè)備的“安全、穩(wěn)定、清潔”運行，是一項長期、艱巨的工作，也是一項系統(tǒng)性工程，需要工藝、設(shè)備、自動化等各個環(huán)節(jié)的配合，要按照設(shè)備全員管理理念，在設(shè)備運行的不同階段采用不同的措施進行針對性管控，通過主動維護、預(yù)防性檢修、提高檢修質(zhì)量、風(fēng)險管理等措施保障大型轉(zhuǎn)動設(shè)備運行；采用智能化手段、提高人員專業(yè)技能等使大型轉(zhuǎn)動設(shè)備發(fā)揮更大效能；通過優(yōu)化備機儲備，逐步降低設(shè)備維護檢修費用；通過不斷修改、完善大型轉(zhuǎn)動設(shè)備操作規(guī)程、檢修規(guī)程和管理制度，關(guān)注工藝運行參數(shù)的變化及裝置運行的實際工況，不斷優(yōu)化機組的運行環(huán)境。任何一個環(huán)節(jié)出問題都可能會導(dǎo)致具體設(shè)備問題，后續(xù)要建立全專業(yè)的團隊來分析和解決大型機組運行問題，最終確保該類設(shè)備“安全、穩(wěn)定、清潔”運行。