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螺杆空压机故障及其结焦的研究!

时间:2017-12-04 14:20:17来源:紫气压缩机作者: 胡译鑫点击数:
   1螺杆空压机工艺简介  上海石化股份公司1#乙烯装置是从日本三菱油化株式会社引进的成套装置,经过多次改造,现已年生产150kt.其中c-201裂解气压缩机型号为34m-6x5

       1螺杆空压机工艺简介

  上海石化股份公司1#乙烯装置是从日本三菱油化株式会社引进的成套装置,经过多次改造,现已年生产150kt.其中c-201裂解气压缩机型号为34m-6x5,采用两缸三段压缩工艺。裂解气经一段压缩后,排出气体被海水冷却,进入二段吸入罐中分离。油层送汽油解吸塔,水层回到工艺水油分离器,气体进入二段压缩。二段排出气体经海水冷却后,进入三段吸入罐进行气液分离,凝液用液面控制回到二段吸入罐,气体进入三段压缩。三段排出气体经海水冷却后,进入三段出口罐进行气液分离,凝液用液面控制回到三段吸入罐,气体进入碱洗塔。

  2螺杆空压机结焦的原因

  由于裂解气中含有各种不饱和烯烃,金属氧化物和硫化物,特别是硫化物,杂环氧化物,微量的溶解或悬浮状的金属离子共存,使烯烃,双烯烃的自聚共聚复杂化,在受热的金属设备内壁形成一层组成复杂的污垢物,即所谓的结焦。引起不饱和烃聚合结焦反应的因素分析如下:图1c-201裂解气压缩机系统工艺流程示意1)温度。温度是不饱和烃聚合结焦的重要原因之一。裂解气压缩机的段间温度随着运转时间的延长而逐渐升高,从而为结焦创造了有利条件。

  2)氧含量。微量氧的存在可诱发氧化物游离基的产生,为聚合结焦提供了引发条件。

  3)水。水作为极性分子,对聚合结焦有一定的促进作用。

  4)金属离子。铁和其它金属离子的存在,对二烯烃的聚合起到引发剂的作用。水量越多,水温越高,金属离子化倾向也越高。

  5)物料中不饱和烃的浓度。不饱和烃的存在是聚合结焦的内在的根本原因。

  3压缩机不平衡故障

  3.1转子不平衡故障和特征

  当转子旋转时,如果其质量中心与旋转中心不重合时,将产生离心力。离心力是引起转子和轴承振动的主要原因,这就是转子的不平衡故障。转子的质量不平衡所产生的离心力始终作用在转子上,转子每旋转一周,就在转子或轴承的某一测点处产生一次振动响应。因此它的振动频率就是转子的转速工频。转子不平衡故障的主要特征表现为:1)在径向振动的频谱图上,工频成分突出;2)径向振动的波形基本是一个正弦波;3)两个相互垂直的径向振动的时域信号,在相位上基本相差90°,合成的轴芯轨迹呈较为规则的椭圆状。

  3.2不平衡的产生原因

  导致机组运行时转子不平衡的原因是多方面的,通常的因素如下:1)质量不均匀(形状等);2)结构不对称(键槽等);3)加工不同心(浇铸,机加工等);4)装配不同心(配合间隙,联轴节不对中等);5)配合件的配合情况变化;6)材料(应力释放,冷热态等);7)运行过程(腐蚀,磨损,冲刷,断缺,积尘,结焦垢等)。

  因此,在转子不平衡时采取哪种正确的维护措施恢复正常运行,取决于不平衡所产生的原因。

  对于裂解气压缩机,运行过程中的因素是最常见,最主要的原因之一。

  4裂解气压缩机运行监测

  4.1振动监测

  为了监视压缩机运行的机械振动,c-201压缩机配备了美国bently3300型轴振动监视仪表。压缩机轴振动值在现场有显示和输出,同时还与其它参数一起被送到dcs系统。压缩机的bently电涡流式位移探头布置见图2所示。它是股份公司23套关键机组之一,由专业技术人员对仪表的轴振动信号进行定期的频谱和趋势分析。

  随着转子结焦程度的提高,转子的振动增大。

  转子上不均匀的结焦,将导致转子的动不平衡,产生转子的不平衡故障,在频谱分析图上显示为转速工频成分的突出。

  4.2监测因子

  裂解气压缩机长期连续运转后,各段的出入口温度开始升高,压力也随之上升,压缩机的能力将会显得不足。为此,美国nalco/exxon公司提出了用n因子来监测压缩机的运行状态。

  n= ln(pd/ps)/(ln(td/ts)

  ln(pd/ps)/ln(td/ts)-1 pd,td――压缩机出口压力,出口温度;ps,ts――压缩机入口压力,入口温度。

  压缩机的压缩比(ln(pd/ps))越大,而温升(ln(td/ts))越小时,说明压缩能力越高。

  由上式可见,n越大,压缩能力越小,说明结焦程度越严重。

  5裂解气压缩机运行状态分析

  5.1振动分析

  图3为低压缸高压侧轴振动双峰值的变化趋势。在1999年5月和11月底有两次较高的振值。

  图4为1999年11月29日的振动信号频谱分析图,可见明显的转速工频(5400rpm)成分,在其它探头信号中也类似如此。振动信号分析表明压缩机存在转子不平衡故障。经过12月消缺检修后,轴振动回复到低振值水平并很稳定。

  图3低压缸高压侧轴振动(x20111h)双峰值趋势

  5.2监测因子分析

  自1998年底至2000年4月底的运行期间,c-201压缩机经过1999年5月底的大检修和1999年12月的消缺检修。在该运行期间内,记录压缩机各段进出口温度和压力并计算n因子,以时间顺序生成图表。

  1)第一段n1因子。1999年5月份大修前达到最高水平,6月份开车后波动较大,到1999年11~12月份n又明显增大,经过12月消缺检修后,n1又回落到较低水平。

  2)第二段n2因子。1999年5月份大修前达到最高水平,6月份开车后一直比较平稳。在1998年12月消缺检修后进一步回落且稳定。

  裂解气压缩机(c-201)第一段n1因子示意图5裂解气压缩机(c-201)第二段n2因子示意3)第三段n3因子(见图6)。从1998年底开始有缓慢增大趋势,在1998年12月消缺检修后有所回落。

  5.3综合分析

  从图3~6可见,在1999年5月和11月底,一段,二段的n因子和低压缸的轴振动信号均出现较大的数值。低压缸转子产生不平衡故障,而其原因恰恰是由于聚合结焦。经过1999年5月份大修和12月份消缺检修时的清焦,n因子和轴振动均有明显下降。说明运用n因子和轴振动的综合分析方法,可以更加准确的监测出压缩机的结焦及所导致的转子不平衡状态。

  6结焦的防治

  为了防止压缩机结焦,在压缩机各段的物料管线都设有洗油注入线,由计量泵控制连续注入,这也是目前最常用的方法。洗油有两个作用,一是冲刷附着在叶轮机套罩上的聚合物,二是冷却裂解气,减缓聚合结焦。

  但是,洗油并不能从根本上解决聚合结焦的问题,冲刷也不会彻底。从c-201运行历史来看,依然存在一定程度的结焦。如在1999年5月25日停车大检修时,揭盖发现各级流道和叶轮上都存在严重的结焦,在1999年12月底消缺检修时,也发现转子上结焦严重。

  为了改善防止结焦的效果,在c-201压缩机洗油注入的基础上,于2000年3月3日起开始增加使用美国nalco/exxon公司的ec3144a型裂解气压缩机阻聚剂。

  7结语

  裂解气压缩机的聚合结焦,将导致各级流道变窄,阻力增大,温度升高,从而使压缩机的负荷下降,影响装置的生产运行。因此,分析和监测c-  201裂解气压缩机的结焦情况对于保证1 #乙烯装置的"安稳长满优"运行具有十分重要的意义。

  a.运用美国nalco/exxon公司提供的n因子计算式,同时对压缩机轴振动信号进行分析,可以更加准确有效地监测压缩机的运转情况,为装置制定生产和检修方案提供可靠的依据。

  b.要求定期准确记录压缩机各段的压力和温度变化并计算n因子,对压缩机振动信号作定期的趋势和频谱分析,这也就需要加强对压缩机进行多方面的技术管理。

  c.从2000年3月3日加注ec3144a阻聚剂后的n因子和振动趋势看,截止目前压缩机运行状态良好。对于ec3144a阻聚剂的使用效果,需要经过较长时间的运行后,通过跟踪监测n因子和振动变化,并最终在下次揭盖时才能作出适当的评价。

 

 


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