楊長軍 ,馬壽利 ,劉 波

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠 ,河南濮陽 457162)

輕烴裝置深冷系統(tǒng)采用的膨脹機屬于速度型透平膨脹機 ,以天然氣流動時速度的變化來傳遞能量。透平膨脹機具有轉(zhuǎn)速高、體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便等特點,透平膨脹機是天然氣處理制冷系統(tǒng)的主要設(shè)備,它擔(dān)負(fù)著制冷和回收能量的重要作用。中原油田天然氣處理廠野山聯(lián)合站輕烴裝置透平膨脹機是四川生產(chǎn)的 PLPT-25/18.4-4型透平膨脹機組,處理氣量為 1 500 m3/h,設(shè)計轉(zhuǎn)速79 800 r/min。

1 膨脹機存在的問題

2010年 12月中旬膨脹機組在正常運轉(zhuǎn)情況下連續(xù)一周多出現(xiàn)油箱潤滑油液位下降過快的問題,致使膨脹機組潤滑油位接近最低限度,嚴(yán)重影響膨脹機的平穩(wěn)運行。

2 膨脹機的組成及潤滑流程

透平膨脹機由主機、密封氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、儀控系統(tǒng)組成。如圖1所示,供油系統(tǒng)由油泵、油箱、油冷卻器、油壓容器、油過濾器、油氣分離器、溢流閥、單向閥,測量儀表及其它的管道、閥門等組成。潤滑油的流程是油箱→油泵→潤滑油水冷卻器→雙聯(lián)過濾器→管線閥門→機前過濾器→膨脹機的軸、軸承部位潤滑→潤滑油和密封氣一同回油箱。潤滑油的主要作用是為軸、軸承、密封提供潤滑和冷卻作用。

圖1 膨脹機潤滑流程簡圖

3 故障排查及分析

3.1 檢查膨脹機組的操作工藝

膨脹機潤滑油通過油泵注入膨脹機組對膨脹機的軸和軸承等部位進行潤滑,膨脹機在軸承和轉(zhuǎn)子之間采用迷宮密封并通入一定壓力的密封氣,一方面可減少低溫氣體的泄漏量,減少冷損,同時也可防止軸承的潤滑油滲入密封處,進入膨脹機內(nèi)造成潤滑油損失。按照膨脹機操作規(guī)程啟動膨脹機前必需先通入密封氣再通潤滑油,停膨脹機后必需先斷潤滑油再斷密封氣。通過對現(xiàn)場設(shè)備運轉(zhuǎn)記錄的檢查,發(fā)現(xiàn)在膨脹機跑油的這段時間因為原料氣壓力低問題只停過一次膨脹機,檢查當(dāng)班人員的停開機記錄,完全按照膨脹機規(guī)程開停膨脹機,不存在違反膨脹機操作規(guī)程的問題。

3.2 檢查密封氣壓力

密封氣的作用是防止?jié)櫥瓦M入到工藝氣體中或防止工藝氣體和油接觸,密封氣壓力必需稍高于軸密封間隙兩側(cè)的壓力,這樣才能防止?jié)櫥屯ㄟ^密封氣道流入機腔,造成潤滑油損失。對現(xiàn)場膨脹機運行參數(shù)檢查,密封氣壓力 0.95 MPa,潤滑油進機組壓力為 0.85 MPa,而且密封氣壓力在機組運行期間基本保持穩(wěn)定,不存在潤滑油壓力高于密封氣壓力跑油的問題。

3.3 檢查膨脹機軸密封間隙

膨脹機軸的密封與膨脹機軸的間隙過大,造成密封失效,潤滑油通過密封和膨脹機軸的間隙流入膨脹機腔,造成潤滑油損失。停機后,經(jīng)維修人員檢查軸封間隙符合規(guī)程要求。

3.4 檢查潤滑油水冷卻器

出機組的潤滑油需要經(jīng)過冷卻,以保證進機組的潤滑油溫度低于 50℃,本機組采用水冷卻器,潤滑油走殼程,水走管程,潤滑油進入油冷卻器的壓力為 0.9 MPa,冷卻水的壓力為 0.3 MPa,如果冷卻器水管路穿孔,部分潤滑油由穿孔處流入冷卻水系統(tǒng),造成潤滑油損失。停機后,對冷卻器進行測漏試驗,未發(fā)現(xiàn)冷卻水管束出現(xiàn)穿孔。

3.5 檢查油泵密封

膨脹機潤滑油泵采用的是螺桿油泵,油泵出口壓力為 0.9 MPa,如果油泵密封損壞,潤滑油壓力就會下降而且會發(fā)生泄漏,就會造成潤滑油損失。經(jīng)檢查現(xiàn)場油泵出口壓力 0.9 MPa,油泵壓力沒有出現(xiàn)下降,而且油泵密封周圍沒有發(fā)現(xiàn)有潤滑油泄漏。

3.6 檢查潤滑油箱壓力和油氣分離器

油箱的潤滑油自油泵輸入進油管,經(jīng)油冷卻器和切換濾油器、機組進口過濾器后分配到各個潤滑點,再經(jīng)回油管回到油箱。潤滑油箱不僅要存儲潤滑油供給潤滑油泵,還兼作第一油氣分離器,通常油箱壓力一般不超過 0.6 MPa,潤滑油箱頂部密封氣的出口還有個油氣分離器,主機的密封氣與潤滑油一起進入油箱,經(jīng)過油箱的初步分離后,再進入油氣分離器后進一步分離,使排出的密封氣中基本上不含潤滑油。如果油箱壓力高就會影響潤滑油的回油速度,直接影響膨脹機的軸溫,如果油箱壓力偏低,潤滑油和密封氣進入油箱的速度就快,影響潤滑油和密封氣的分離效果,同時如果密封氣出口的油氣分離器出現(xiàn)故障也會影響分離效果,使密封氣帶走大量潤滑油,造成潤滑油損失。

2010年 12月初對輕烴裝置改造時為了回收利用密封氣,直接把油箱密封氣出口管線與輕烴裝置原料氣入口分離器直接連接,因為入口分離器壓力為 0.15 MPa,油箱壓力和密封氣出口壓力也為 0.15 MPa,而改造前的油箱壓力為 0.4 MPa,經(jīng)分析改造后的膨脹機油箱壓力低易造成密封氣和潤滑油回流速度快,影響油箱油氣分離效果,容易造成潤滑油損失,同時停機后檢查油氣分離器也已損壞,分離油氣效果差,進一步造成密封氣帶走大量潤滑油,造成潤滑油損失。分析原因后,把潤滑油箱壓力通過密封氣出口閥門調(diào)節(jié)為 0.35 MPa,同時更換油氣分離器,重新開機后,膨脹機潤滑油不再出現(xiàn)跑油現(xiàn)象。

4 結(jié)論

膨脹機組是液化氣裝置制冷系統(tǒng)的主要機組,潤滑油是保證膨脹機組平穩(wěn)、高效運行的重要保障,要保證潤滑油的平穩(wěn)供給就必需嚴(yán)格按照操作工藝,嚴(yán)格按照控制好機組各項參數(shù),同時還要按時檢查和保養(yǎng)膨脹機組,這樣才能保證機組的平穩(wěn)運行。