李旺

（中海油惠州石化運(yùn)行五部，廣東惠州 516086）

1 前言

催化裂化裝置富氣壓縮機(jī)組是催化裂化裝置的重要設(shè)備，一般為離心壓縮機(jī)，原動機(jī)采用背壓式汽輪機(jī)來驅(qū)動。其能否平穩(wěn)、安全運(yùn)行直接影響到裝置的長周期安全、平穩(wěn)運(yùn)行。催化裂化（Ⅱ）裝置汽輪機(jī)用來驅(qū)動富氣壓縮機(jī)將分餾系統(tǒng)的不凝氣（富氣）進(jìn)行壓縮之后輸送至吸收穩(wěn)定系統(tǒng)，進(jìn)而實現(xiàn)汽油、液化氣等產(chǎn)品的分離、精制。富氣壓縮機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)是否平穩(wěn)直接影響反應(yīng)系統(tǒng)壓力，進(jìn)而影響整個裝置能否平穩(wěn)運(yùn)行。汽輪機(jī)靠過熱中壓蒸汽驅(qū)動，富氣量發(fā)生變化時，調(diào)速器會通過調(diào)節(jié)液壓控制系統(tǒng)改變汽門開度來調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而滿足工藝生產(chǎn)需求。

2 裝置及機(jī)組概況

某煉油廠4.8Mt/a催化裂化裝置于2017年9月27日正式投入運(yùn)行，催化裂化裝置工藝路線反應(yīng)提升管部分采用中國石化股份有限公司石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的多產(chǎn)異構(gòu)烷烴、催化裂化汽油改質(zhì)降烯烴技術(shù)，即MIP工藝方案，催化劑為與MIP工藝配套設(shè)計的專用分子篩催化劑：同時為提高輕油收率，采用石科院開發(fā)的重循環(huán)油去渣油加氫裝置處理后返回提升管的組合工藝（RICP）。其余采用中國石化工程建設(shè)有限公司開發(fā)的工程技術(shù)提升管出口采用密閉旋流式快速分離系統(tǒng)（VQS）：再生部分采用SEI開發(fā)的重疊式兩段不完全再生技術(shù)、三旋采用BSX型大旋分式旋風(fēng)分離器：能量回收機(jī)組采用煙機(jī)-主風(fēng)機(jī)-電機(jī)/發(fā)電機(jī)的三機(jī)組。再生煙氣脫硫系統(tǒng)采用美國Belco公司的EDV濕法洗滌脫硫技術(shù)。再生煙氣脫硝系統(tǒng)采用托普索有限公司的SCR脫硝系統(tǒng)。加工原料為加氫蠟油與加氫渣油的混合原料，富氣壓縮機(jī)設(shè)計額定壓縮富氣量為86400Nm3/h。

汽輪機(jī)采用杭汽生產(chǎn)的汽輪機(jī)，型號為NG50/40/0，額定功率為6813KW，額定蒸汽流量100t/h，正常排氣壓力1.25MPa，調(diào)速范圍為：4648-6972 r/min，最大連續(xù)轉(zhuǎn)數(shù)為：6972 r/min，電超速脫扣：7530 r/min，機(jī)跳轉(zhuǎn)速：7669 r/min。

富氣壓縮機(jī)組采用2MCL706離心壓縮機(jī)組。2MCL706 型壓縮機(jī)是一種多級離心壓縮機(jī)，機(jī)殼為水平剖分式。氣體在一個缸體里分二段壓縮，由第一段壓縮后出來的氣體經(jīng)過中間氣體冷卻器，再進(jìn)入第二段壓縮至出口狀態(tài)的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)機(jī)組單缸組成，壓縮機(jī)與原動機(jī)由膜片聯(lián)軸器聯(lián)接，壓縮機(jī)和汽輪機(jī)安裝在同一鋼底座上，整個機(jī)組采用潤滑油站供油，壓縮機(jī)的軸端密封采用四川日機(jī)密封件股份有限公司的干氣密封，原動機(jī)采用杭州汽輪機(jī)股份有限公司制造的背壓式汽輪機(jī)。機(jī)組布置示意圖如圖1：

圖1 機(jī)組布置示意圖

3 事件經(jīng)過及原因分析

3.1事件經(jīng)過：2017年4月，催化裂化（Ⅱ）裝置在富氣壓縮機(jī)組試車過程中，連續(xù)兩次出現(xiàn)機(jī)組停車。

富氣壓縮機(jī)在試機(jī)過程中出現(xiàn)了汽輪機(jī)速關(guān)閥突然關(guān)閉的問題，機(jī)組轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到5785rpm時速關(guān)油壓突然回零，速關(guān)閥突然關(guān)閉，機(jī)組停機(jī)。接下來重新試機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到2200rpm時速關(guān)閥再次突然關(guān)閉，機(jī)組再次停機(jī)。

3.2 事件現(xiàn)象：速關(guān)油壓迅速回零，速關(guān)閥突然關(guān)閉。

停機(jī)之前機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)取CCS歷史趨勢畫面查看機(jī)組在停機(jī)前參與自保聯(lián)鎖的振動、位移、軸瓦溫度、轉(zhuǎn)速等參數(shù)均正常，潤滑油與控制油壓力也沒有波動，在現(xiàn)場檢查中也未發(fā)現(xiàn)危急遮斷器手柄有動作情況。

3.3 原因初步分析

結(jié)合汽輪機(jī)控制油油路及控制組件的結(jié)構(gòu)特點分析，導(dǎo)致速關(guān)油突然回零，速關(guān)閥突然關(guān)閉的原因：一是控制油路問題，可能是以下幾種情況：（1）停機(jī)電磁閥故障；（2）速關(guān)油換向閥故障；（3）速關(guān)組合件中的卸荷閥故障；（4）控制油路中的插裝閥故障；二是危急遮斷器故障：危急折斷器動作導(dǎo)致危機(jī)遮斷油門動作，汽輪機(jī)危急遮斷器飛錘出擊，引起危急保安裝置動作，速關(guān)油壓回零，使速關(guān)閥關(guān)閉，機(jī)組停機(jī)。

3.3.1 汽輪機(jī)油路簡析及原因分析

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)及潤滑系統(tǒng)用油由集中油站提供。供油分兩路分別接到汽輪機(jī)潤滑油、調(diào)節(jié)油總管。0.25Mpa的潤滑油由各分管路供給汽輪機(jī)前、后徑向軸承、推力軸承，軸承進(jìn)油管上有可調(diào)節(jié)流閥和壓力表以適應(yīng)各分管不同用油量的需求。潤滑油過濾精度≤10μm，正常進(jìn)油溫度43-48℃，用油量 18 m3/h 。調(diào)節(jié)油總管油壓約0.8 Mpa，過濾精度≤10μm,使用油溫 43-60℃，正常油量 12 m3/h，瞬時最大用油量30 m3/h，為減少因用油量變化而引起的油壓波動，在調(diào)節(jié)油管路上裝設(shè)有一只25 L 的液壓蓄能器。

啟動油換向閥位號1843，速關(guān)油換向閥位號1842，都是旋鈕換向閥（詳見圖2），用于就地開啟速關(guān)閥。啟動時，依次將1842 和1843 的旋鈕逆時針方向（自上而下看）旋轉(zhuǎn)90°，則1842 的P與B、A與T成通路，在E1油壓作用下插裝閥Dg16 關(guān)閉，切斷E1與E2的通路，E2油壓為0，同時，1843的P與B及A與T成通路，于是啟動油F和開關(guān)油M建立油壓（若M接至危急遮斷油門，則速關(guān)組件具有油門自動掛鉤功能，如M不用，則危急遮斷油門須就地手動掛鉤復(fù)位），當(dāng)啟動油壓力達(dá)到≥0.6Mpa時即應(yīng)將1842 旋鈕順時針方向回旋90°，使速關(guān)油換向閥復(fù)位，即P-A、B-T成通路，于是DG16 開啟，E1與E2成通路，使速關(guān)油E2建立壓力，待E2壓力穩(wěn)定后，將1843 復(fù)位（旋鈕回旋90°），使F與T接通，由于1843 回油口裝有節(jié)流孔板和可調(diào)針閥，所以速關(guān)閥隨著啟動油的緩慢回油而逐漸開啟[1]。

當(dāng)1842的P與B導(dǎo)通，A與T導(dǎo)通時插裝閥DG16關(guān)閉，此時1843的P與B導(dǎo)通，A與T導(dǎo)通，啟動油F與開關(guān)油M建立，開關(guān)油M建立后速關(guān)油建立到1842前，當(dāng)1842的P與A，B與T導(dǎo)通后速關(guān)油建立，此時當(dāng)1843的P與A，B與T導(dǎo)通，啟動油回零，速關(guān)閥打開，速關(guān)油建立后分三路：一是到DG40；二是到速關(guān)閥；三是到電液轉(zhuǎn)換器后作為二次油。

停機(jī)電磁閥位號分別是2222 和2223，它們用于汽輪機(jī)遙控停機(jī)。圖2 所示電磁閥為不帶電狀態(tài)，啟動和正常運(yùn)行時，2222 和2223 的壓力油是通路，DG40 插裝閥在壓力油作用下關(guān)閉。當(dāng)2222 和2223 中任一只得電時，DG40 上腔與回油接通，于是DG40 開啟，速關(guān)油迅速排泄，致使速關(guān)閥關(guān)閉、汽輪機(jī)停機(jī)。停機(jī)電磁閥分兩種，可配用NO 型（常開型，正常運(yùn)行不帶電）或NC 型（常關(guān)型，正常運(yùn)行帶電），催化裂化（Ⅱ）裝置使用的屬于后者。

圖2 速關(guān)組件油路圖

基于以上的油路分析，我們首先對電磁閥進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)在正常情況下電磁閥帶電，因此不會觸發(fā)聯(lián)鎖停機(jī)；然后對速關(guān)油換向閥進(jìn)行現(xiàn)場拆檢，現(xiàn)場沒有發(fā)現(xiàn)明顯問題，為了徹底排除此項原因，現(xiàn)場對其整個速關(guān)組合件外部油路進(jìn)行凈化風(fēng)吹掃，結(jié)果也沒有發(fā)現(xiàn)明顯硬質(zhì)顆粒物，可以說外部油路非常潔凈。

3.3.2 危機(jī)遮斷油門故障

最后我們將排查方向鎖定為危急保安裝置和危急遮斷器。保護(hù)裝置主要有危急保安裝置和危急遮斷器。汽輪機(jī)在超速的情況下使危急遮斷器飛錘出擊，引起危急保安裝置動作，切斷速關(guān)油路，使速關(guān)閥關(guān)閉，機(jī)組停機(jī)。機(jī)械-液壓式危急遮斷油門是汽輪機(jī)的保護(hù)設(shè)備，當(dāng)汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時，危急遮斷油門泄放速關(guān)油，引發(fā)速關(guān)閥和調(diào)節(jié)汽閥快速關(guān)閉而迫使機(jī)組緊急停機(jī)。

危急遮斷油門當(dāng)發(fā)生下述情況或操作時，滑閥產(chǎn)生位移而泄放速關(guān)油：

（1）危急保安器動作。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超過危急保安器跳閘轉(zhuǎn)速設(shè)定值時，危急保安器飛錘擊出，撞擊鉤（15），杠桿（16）聯(lián)動進(jìn)而拉動滑閥（4）左移，凸肩（6）的密封盤與套筒（8）脫開，同時在彈簧力作用下凸肩（5）被壓在套筒（2）的密封面上，于是P 與E 的通路被切斷而E與T 接通，將速關(guān)油泄放至軸承座。（見圖3），但通過調(diào)取CCS歷史趨勢發(fā)現(xiàn)機(jī)組整個運(yùn)轉(zhuǎn)過程中實際未超速，因此排除機(jī)組超速導(dǎo)致停機(jī)。

圖3 危急遮斷油門示意圖

（2）軸位移保護(hù)動作。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子軸向位移≥1mm 時，轉(zhuǎn)子上的軸位移凸肩撞擊鉤（15）引發(fā)與上述相同的動作。但通過調(diào)取CCS歷史趨勢發(fā)現(xiàn)機(jī)組整個運(yùn)轉(zhuǎn)過程中實際軸位移未達(dá)到聯(lián)鎖值，因此排除軸位移聯(lián)鎖導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

（3）手動停機(jī)。撳下手柄（1），撥動掛鉤逆時針方向偏轉(zhuǎn)，拉動滑閥左移，油路切換過程同前。但通過調(diào)取現(xiàn)場監(jiān)控畫面未發(fā)現(xiàn)有人為動作，因此排除人為因素導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。

（4）速關(guān)油失壓。當(dāng)速關(guān)油壓力≤0.28Mpa時，滑閥上的油壓不足以克服彈簧作用力，于是滑閥被推向左端而泄放速關(guān)油導(dǎo)致速關(guān)油回零，速關(guān)閥關(guān)閉進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)?，F(xiàn)場實際現(xiàn)象表現(xiàn)與這一點導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的原因一致，因此我們決定將危機(jī)遮斷油門拆解檢查。

通過解體危機(jī)遮斷油門檢測發(fā)現(xiàn)拉鉤與轉(zhuǎn)子的間隙過小，只有0.4mm，而間隙的正常范圍要求為0.8mm-1.0mm，并且拉鉤與轉(zhuǎn)子的貼合面發(fā)現(xiàn)非常明顯的磨擦的痕跡，拉鉤的兩個側(cè)面與轉(zhuǎn)子上凸臺相鄰的面也都有摩擦的痕跡（見圖4）。由于間隙過小機(jī)組雖然沒有超速，轉(zhuǎn)子軸向位移＜1mm，但實際危急遮斷油門已經(jīng)動作，使速關(guān)油壓回零，速關(guān)閥關(guān)閉導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。最后的解決方案是把拉鉤的正面打磨光滑，兩個側(cè)面重新加工了倒角，將拉鉤與轉(zhuǎn)子的間隙調(diào)整到0.9mm后重新回裝，又重新試機(jī)多次再也沒有出現(xiàn)速關(guān)閥關(guān)閉的情況，問題得到根本解決。

圖4 拉鉤正面的磨痕

圖5 轉(zhuǎn)子凸臺內(nèi)側(cè)磨痕

4 小結(jié)

通過停機(jī)事件的現(xiàn)象初步分析出可能造成機(jī)組停機(jī)的幾種原因，經(jīng)過細(xì)致的油路分析與調(diào)取CCS歷史趨勢并未發(fā)現(xiàn)造成速關(guān)油壓回零導(dǎo)致速關(guān)閥關(guān)閉的具體原因。最后將排查方向鎖定為危機(jī)遮斷油門故障導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。將危機(jī)遮斷油門解體檢查發(fā)現(xiàn)掛鉤動作導(dǎo)致機(jī)組機(jī)械聯(lián)鎖停機(jī)，通過拆解危機(jī)遮斷油門驗證了這一事實，由于危急遮斷器手柄在彈簧力的作用下停機(jī)后未發(fā)現(xiàn)明顯動作，所以一開始沒有找到故障停機(jī)的真正原因，最后將危機(jī)遮斷油門拉鉤的正面打磨光滑，兩個側(cè)面重新加工了倒角，將拉鉤與轉(zhuǎn)子的間隙調(diào)整到0.9mm后回裝，又重新試機(jī)多次再也沒有出現(xiàn)速關(guān)閥關(guān)閉的情況，問題得到根本解決。裝置開工后汽輪機(jī)一直穩(wěn)定運(yùn)行，截止到目前為止已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行近25個月，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，保證了裝置的長周期安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運(yùn)行。