離心式壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水原因排查及預(yù)防措施

(貴州開(kāi)陽(yáng)化工有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550306)

貴州開(kāi)陽(yáng)化工有限公司500kt/a合成氨裝置于2013年1月建成投產(chǎn)，合成氣壓縮機(jī)采用美國(guó)GE公司制造的由蒸汽輪機(jī)拖動(dòng)的三段筒式離心式壓縮機(jī)組，在4年多的運(yùn)行中，曾出現(xiàn)過(guò)一次潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的事故，雖然發(fā)現(xiàn)、處理及時(shí)，未對(duì)壓縮機(jī)造成損壞，但也使?jié)櫥褪艿搅宋廴尽?/p>

1 合成氣壓縮機(jī)組

合成氣壓縮機(jī)組為兩缸三段結(jié)構(gòu)，低壓缸為一段，型號(hào)為BCL458，高壓缸分為二段和循環(huán)段，背靠背安裝，型號(hào)為2BCL459/A，采用蒸汽輪機(jī)拖動(dòng)，汽輪機(jī)型號(hào)為SAC1-8，布置在壓縮機(jī)高、低壓缸之間，用膜片聯(lián)軸器直聯(lián)，壓縮機(jī)軸封使用串聯(lián)式干氣密封，汽輪機(jī)軸封使用1.0MPa(g)的過(guò)熱蒸汽減壓至0.03MPa(g)進(jìn)行密封，防止高壓缸蒸汽沿軸端向外泄漏及空氣漏入低壓端密封，破壞機(jī)組的真空，密封氣通過(guò)軸封抽氣器抽出高點(diǎn)排放，冷凝液低點(diǎn)排放，保持軸封蒸汽系統(tǒng)為真空環(huán)境。機(jī)組設(shè)有獨(dú)立的稀油站，主油箱容積18m3，高位油箱容積4m3，機(jī)組使用L-TSA46#汽輪機(jī)油，總加油量約14t，本箱汽輪機(jī)油已使用1年。

2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的發(fā)現(xiàn)及排查過(guò)程

2.1 潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的發(fā)現(xiàn)過(guò)程

壓縮機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，中控室操作員發(fā)現(xiàn)合成氣壓縮機(jī)潤(rùn)滑油箱液位呈慢漲趨勢(shì)，在8h時(shí)間里，油箱的有效液位從90%上漲至94%，正常時(shí)液位在90%左右，隨后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行排查，從油箱玻璃板液位計(jì)可看出液位有明顯上漲，打開(kāi)油箱底部導(dǎo)淋排放，有大量的游離水存在，以此判斷潤(rùn)滑油系統(tǒng)已進(jìn)水。

2.2 潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水原因排查過(guò)程

結(jié)合潤(rùn)滑油系統(tǒng)及汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)分析，有兩個(gè)部位潤(rùn)滑油與水是間接接觸，一個(gè)是潤(rùn)滑油冷卻器，另一個(gè)部位是汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)。下面就針對(duì)這兩個(gè)部位進(jìn)行排查。

(1)油冷卻器排查。潤(rùn)滑油系統(tǒng)油冷器流程見(jiàn)圖1。從圖中可看出，潤(rùn)滑油系統(tǒng)設(shè)有2臺(tái)油冷卻器，一開(kāi)一備，油冷器殼程是潤(rùn)滑油，管程是循環(huán)水，油冷器A運(yùn)行，油冷器B備用，運(yùn)行時(shí)油冷器A管程循環(huán)水壓力為0.5MPa(g)，殼程潤(rùn)滑油壓力為1.1MPa(g)，所以不存在循環(huán)水進(jìn)入油系統(tǒng)的情況。油冷器B為備用狀態(tài)，潤(rùn)滑油進(jìn)口及出口閥為兩位三通閥，切換油冷器時(shí)，只需扳動(dòng)切換手柄，進(jìn)出口三通閥就同時(shí)切換開(kāi)關(guān)位置，運(yùn)行時(shí)需保持油冷器B投用及連通閥V1和排放閥V3打開(kāi)，使少量潤(rùn)滑油通過(guò)備用油冷器B返回油箱，維持備用油冷器B的油溫及充滿潤(rùn)滑油，防止切換油冷器時(shí)引起的油壓、油溫波動(dòng)。如果備用油冷器換熱管泄漏，有可能造成循環(huán)水漏入油箱，所以我們將連通閥V1及排放閥V3關(guān)閉，打開(kāi)油冷器B底部導(dǎo)淋閥進(jìn)行排放，開(kāi)始時(shí)有少量水排出，但將油排凈后，未發(fā)現(xiàn)有水存在，因此可判定油冷器不存在泄漏。

圖1 潤(rùn)滑油系統(tǒng)油冷器流程

(2)汽輪機(jī)軸封蒸汽系統(tǒng)排查過(guò)程。在排除油冷卻器泄漏后，我們對(duì)軸封系統(tǒng)進(jìn)行排查，首先檢查軸封供汽壓力為0.03MPa(g)，供汽正常，檢查軸封蒸汽時(shí)發(fā)現(xiàn)抽汽冷凝器壓力為0.02MPa(g)，按照設(shè)計(jì)要求，該壓力應(yīng)為負(fù)壓。為了防止油箱進(jìn)入空氣污染油質(zhì)和保證回油順暢，所以油箱設(shè)置油煙風(fēng)機(jī)抽出油箱內(nèi)的煙氣，油箱內(nèi)維持微負(fù)壓，如果軸封蒸汽為正壓，軸封蒸汽將會(huì)沿著軸竄入軸承室，由此我們判斷是軸封蒸汽漏入油系統(tǒng)。汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

圖2 汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)流程

針對(duì)軸封蒸汽壓力高的情況做進(jìn)一步排查，首先是抽汽冷凝器循環(huán)水壓力、溫度正常，抽氣器動(dòng)力蒸汽壓力也正常，但發(fā)現(xiàn)抽汽器后高點(diǎn)排放2沒(méi)有蒸汽排出，低點(diǎn)導(dǎo)淋F1閥門(mén)處于打開(kāi)狀態(tài)，但導(dǎo)淋1沒(méi)有冷凝水排出，該導(dǎo)淋閥通徑為DN15，懷疑是導(dǎo)淋閥F1堵塞。將F1導(dǎo)淋閥前割斷，有大量的水排出，并發(fā)現(xiàn)閥門(mén)被鐵銹堵死，冷凝水排盡后，抽汽冷凝器壓力降至負(fù)壓，高點(diǎn)排放2有蒸汽排出。最終確認(rèn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水是因?yàn)檩S封抽汽系統(tǒng)導(dǎo)淋閥F1堵塞，冷凝水排不出去，在排放“U”形管內(nèi)形成水封，造成軸封蒸汽抽不出去，軸封處壓力上漲至正壓，蒸汽沿著軸竄入軸承室而進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)。

3 潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的危害

3.1 增大轉(zhuǎn)動(dòng)部件的摩擦

潤(rùn)滑油進(jìn)入機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部件中，主要依靠的是潤(rùn)滑油黏度及其在金屬表面間的吸附力所形成的一層油膜，當(dāng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件上的油膜不易形成，當(dāng)油膜被破壞時(shí)，將產(chǎn)生摩擦，加速零部件老化速度，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱，造成機(jī)組軸系的溫度及振動(dòng)值增大，當(dāng)熱量累積時(shí)，會(huì)造成溫度過(guò)高或振動(dòng)值過(guò)大，導(dǎo)致機(jī)組聯(lián)鎖跳車(chē)，嚴(yán)重時(shí)對(duì)機(jī)組軸系和設(shè)備造成損傷。

3.2 破壞油質(zhì)

當(dāng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水時(shí)，會(huì)影響潤(rùn)滑油質(zhì)量，加速潤(rùn)滑油乳化速度，分解添加劑，油中泡沫增多，加速油品氧化，縮短潤(rùn)滑油的使用壽命。潤(rùn)滑油乳化能使調(diào)節(jié)系統(tǒng)中滑閥及套筒等部件產(chǎn)生銹蝕，造成滑閥卡澀，降低了調(diào)節(jié)系統(tǒng)靈敏度，引起機(jī)組超速跳車(chē)。同時(shí)，還可能破壞軸承處的油膜，造成軸承和軸頸的磨損。而乳化液沉積于油循環(huán)系統(tǒng)中，妨礙油的循環(huán)，造成供油不足，影響散熱，容易引起軸承燒瓦，有可能發(fā)生嚴(yán)重事故。

3.3 影響設(shè)備運(yùn)行

潤(rùn)滑油中存在的水分會(huì)加快銹蝕與其接觸的機(jī)器部件，造成設(shè)備間摩擦增大，設(shè)備腐蝕后導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)狀況變差，危害整體設(shè)備的安全。

4 潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水的處理及預(yù)防措施

在確認(rèn)潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水后，立即取樣做化驗(yàn)分析，結(jié)果是潤(rùn)滑油中水分達(dá)156mg/L，超過(guò)允許值100mg/L，隨后利用真空濾油機(jī)進(jìn)行除水，一周后取樣化驗(yàn)分析，潤(rùn)滑油中水分降至56mg/L，在允許范圍內(nèi)。最后取樣請(qǐng)專(zhuān)業(yè)潤(rùn)滑油質(zhì)化驗(yàn)單位進(jìn)行全面分析，從主要分析數(shù)據(jù)及化驗(yàn)單位提供的潤(rùn)滑油狀態(tài)說(shuō)明來(lái)看(見(jiàn)表1)，潤(rùn)滑油底部有肉眼可見(jiàn)的沉淀物，酚類(lèi)抗氧化劑嚴(yán)重偏低，表明油中抗氧化劑消耗較多，污染度等級(jí)偏高，油質(zhì)已遭到破壞，如果長(zhǎng)期使用，會(huì)影響壓縮機(jī)安全運(yùn)行，所以我們立即采購(gòu)潤(rùn)滑油進(jìn)行更換。

表1 潤(rùn)滑油主要理化指標(biāo)分析數(shù)據(jù)表

為了避免以后出現(xiàn)同樣的潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水事故，我們通過(guò)對(duì)合成氣壓縮機(jī)系統(tǒng)開(kāi)、停車(chē)過(guò)程及運(yùn)行狀況進(jìn)行認(rèn)真梳理，提出了以下預(yù)防措施。

4.1 壓縮機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中

(1)控制室操作員認(rèn)真監(jiān)控潤(rùn)滑油箱液位，出現(xiàn)上漲時(shí)立即進(jìn)行排查。

(2)由于圖2中低點(diǎn)導(dǎo)淋閥F1尺寸小，通徑只有DN15，容易被銹渣堵塞，所以去掉該閥門(mén)，并要求崗位操作人員在巡檢時(shí)注意觀察導(dǎo)淋1排水情況及高點(diǎn)放空2的排放情況。

(3)保證軸封系統(tǒng)抽氣器、水冷器正常運(yùn)行，維持軸封壓力為負(fù)壓。

(4)保持潤(rùn)滑油箱油煙風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，維持油箱微負(fù)壓環(huán)境。

(5)每3個(gè)月取潤(rùn)滑油樣做一次全面的油質(zhì)分析，隨時(shí)掌握油質(zhì)情況。

(6)定期檢查備用油冷器是否泄漏。

4.2 壓縮機(jī)開(kāi)車(chē)過(guò)程中

壓縮機(jī)啟動(dòng)前，投用軸封蒸汽時(shí)，必須先啟動(dòng)軸封抽氣器，將軸封系統(tǒng)抽為真空，然后打開(kāi)軸封主蒸汽進(jìn)口閥門(mén)建立軸封系統(tǒng)，防止軸封蒸汽壓力過(guò)高而竄入潤(rùn)滑油系統(tǒng)。

4.3 壓縮機(jī)停車(chē)過(guò)程中

(1)壓縮機(jī)停車(chē)后，停軸封蒸汽時(shí)，必須先關(guān)閉軸封主蒸汽進(jìn)口閥門(mén)，再停軸封抽汽器。

(2)在長(zhǎng)期停車(chē)時(shí)，必須保證軸封蒸汽主閥處于關(guān)閉，且閥門(mén)不內(nèi)漏。

5 結(jié)語(yǔ)

合成氣壓縮機(jī)是合成氨生產(chǎn)的核心設(shè)備，而潤(rùn)滑油對(duì)于壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)，就像人體內(nèi)的血液一樣重要，潤(rùn)滑油一旦遭到破壞，將無(wú)法保證壓縮機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，在這次潤(rùn)滑油系統(tǒng)進(jìn)水后，我們以最快的速度更換了新油，并制定有效的預(yù)防措施，運(yùn)行至今一年多來(lái)，再未出現(xiàn)油系統(tǒng)進(jìn)水事故，確保了壓縮機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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