邵永帥

（中國石油大慶石化公司，黑龍江大慶 163000）

0 引言

壓縮機是將低壓氣體提升為高壓氣體的一種從動的流體機械，是石油化工生產(chǎn)裝置中轉(zhuǎn)動設(shè)備的主力核心，其“長、滿、優(yōu)”的穩(wěn)定運行工況能確保石化裝置正常生產(chǎn)。目前壓縮機在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，直接決定了企業(yè)所使用的關(guān)鍵技術(shù)。生產(chǎn)裝置需要讓壓縮機在日常工作中能發(fā)揮出最大的功效與潛力，并且避免出現(xiàn)任何運行問題，因此平穩(wěn)長周期運行是一個企業(yè)能在激烈的競爭市場中存活和發(fā)展的重要前提。

1 壓縮機振動異常的高頻故障問題

1.1 機組喘振

壓縮機運行中一個特殊現(xiàn)象就是喘振，大量事實證明壓縮機的很多事故與喘振有關(guān)，因此防止喘振是壓縮機運行管理的重點工作。喘振危害極大的原因是，發(fā)生喘振時氣流會產(chǎn)生強烈的往復脈沖，來回沖擊壓縮機轉(zhuǎn)子及其他部件，無規(guī)律的高烈度震蕩會引起機組振動升高，引發(fā)較為嚴重的后果。

1.2 機組振動

當溫度達到85 ℃以上時裂解氣中不飽和烴開始結(jié)焦發(fā)生聚合反應(yīng)，形成類似焦油的黏稠沉淀物，附著在壓縮機內(nèi)部零件上，引起轉(zhuǎn)子的動平衡偏差，導致壓縮機振動。

1.3 機封泄漏

石化生產(chǎn)裝置中設(shè)備運行環(huán)境比較復雜，轉(zhuǎn)動設(shè)備的機械密封及機泵選型至關(guān)重要，良性合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計會大幅增加設(shè)備運行的周期壽命，提高生產(chǎn)效率。機封泄漏的原因主要有4 個。

（1）振動異?；虺掷m(xù)偏高。振動導致的機械密封動環(huán)不規(guī)律補償，密封副之間存在非良性接觸，從而引起的機封失效。

（2）沖洗不良。由于機封的自沖洗或外沖洗流程異常，引起密封副間缺少沖洗液的潤滑、降溫、沖洗，導致機械密封失效。

（3）介質(zhì)聚合/結(jié)焦。介質(zhì)側(cè)的不可逆聚合反應(yīng)，會引起機械密封、波紋管等彈性元件的補償效果減弱或失效。

（4）機械密封或機泵選型設(shè)計缺陷。由設(shè)計缺陷或選型錯誤引起的泄漏故障也較為常見，需要進行科學評估改型，如腐蝕介質(zhì)未選用屏蔽式、復雜性介質(zhì)未選用雙端面機封等。

1.4 盤車故障

轉(zhuǎn)動設(shè)備在啟機前需要進行必要的盤車操作，但偶然也會出現(xiàn)盤車異常等情況。盤車異常的原因主要有4 種。

（1）機械問題。軸承存在損傷或剮蹭現(xiàn)象，盤車存在卡點。

（2）溫變問題。轉(zhuǎn)子局部受熱不均，或動靜間隙膨脹不均、導致盤車卡澀。

（3）介質(zhì)凝堵。由于介質(zhì)側(cè)流通不暢或聚合嚴重，導致葉輪無法轉(zhuǎn)動。

（4）轉(zhuǎn)子撓度。轉(zhuǎn)子靜置時間過長，導致下垂撓度過大，也會引起盤車故障。

1.5 溫度異常

設(shè)備運行中引起機體或電機溫度異常情況有以下5 種。

（1）潤滑異常。軸承的潤滑異常，如缺少潤滑會導致軸承出現(xiàn)干磨等初期問題，進而引起軸承發(fā)熱。

（2）環(huán)境溫度。廠房內(nèi)部空氣流通不暢，尤其在夏季（或介質(zhì)側(cè)散熱量較大），引起環(huán)境溫度偏高，容易引發(fā)電機繞組等部位出現(xiàn)超溫情況。

（3）電機內(nèi)置風道或風扇積灰。風道或風扇的逐漸積灰，會引起電機內(nèi)部的熱量無法被快速帶出，造成電機的軸承溫度和繞組度持續(xù)升高。

（4）過量加注潤滑脂。這會使摩擦力矩增大，出現(xiàn)明顯溫升，當軸承箱內(nèi)剩余空間不足時這些熱量無法有效消散，進而導致軸承溫度異常。而持續(xù)高溫又會快速油脂氧化及油液析出（即油液從稠化劑中分離的速度），最后油脂會變稠、局部變質(zhì)為堅硬的堆積物，會加速滾動元件的磨損、導致機件失效。

（5）軸承箱本體缺少冷卻流程。一些機泵在設(shè)計制作時，軸承箱未選用安裝冷卻盤管，導致轉(zhuǎn)動設(shè)備在運行時容易引起軸承箱體溫度偏高。

1.6 流量異常

轉(zhuǎn)動設(shè)備在日常運行時會出現(xiàn)流量偏離問題，經(jīng)大量經(jīng)驗分析后認為3 個主要誘因為：

（1）管路流程異常。出口或入口線出現(xiàn)不暢跡象，離心泵無法有效做功，表現(xiàn)為電流超高或過低。

（2）機泵抽空。由于介質(zhì)溫度過高或組分過輕，經(jīng)過葉輪做功后介質(zhì)汽化引起的流量異常（汽蝕），或者由于管線流程、工藝操作原因，導致液態(tài)介質(zhì)帶氣，影響機泵正常做功（氣縛）。

（3）機械問題。葉輪與泵體間隙過大，降低了機泵的揚程和效率。往復泵的單向閥小球卡澀、密封失效、隔膜破裂、傳動機構(gòu)失效等，同樣也會引起轉(zhuǎn)動設(shè)備的輸出流量異常。

2 壓縮機振動異常高頻故障的預(yù)防措施

2.1 機組喘振

在機組運行時，喘振跡象一般率先表現(xiàn)為流量大幅下降，機組排出量明顯降低，出口壓力波動，同時機組產(chǎn)生強烈振動并伴有間斷低沉的“吼聲”[1]。機組喘振也可以通過儀表運行參數(shù)配合性能曲線進行判斷，機組喘振發(fā)生的條件為：①流量過小，即流量降到該轉(zhuǎn)速下的喘振流量；②管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的氣體壓力大于一定轉(zhuǎn)速下機組可輸出的最高壓力。

為避免和預(yù)防喘振，應(yīng)做好以下4 項工作：①根據(jù)壓縮機性能曲線，控制防喘裕度；②在升壓和變速過程中強調(diào)“升壓必先升速，降速必先降壓”的原則；③確保壓縮機的入口氣體流量；④防喘閥門開啟和關(guān)閉須緩慢操作。

2.2 機組振動

為防止級間結(jié)焦，機組運行過程中會設(shè)置注油系統(tǒng)、注劑系統(tǒng)和注水系統(tǒng)。

（1）注油是通過將洗油的液滴分散在介質(zhì)氣體中，在流道表面形成一層保護膜，減小其聚合物的粘附作用[2]。

（2）注劑是在壓縮機各段吸入管線上注入的阻聚劑和分散劑，通過阻聚劑的抑制結(jié)焦和分散劑的焦層剝離作用，減少管線和機組內(nèi)部的結(jié)焦情況。

（3）注水是在機組的回流彎道上加注，以降低排出溫度、弱化不飽和烴的結(jié)焦情況。

為了保證機組的長周期運行，就要保證注油、注劑及注水系統(tǒng)的暢通，同時要動態(tài)調(diào)整注入量。

2.3 機封泄漏

保證機泵優(yōu)良穩(wěn)定的運行工況、有效的密封沖洗和科學合理的設(shè)計選型，可以徹底解決機封泄漏問題。這里重點介紹機封泄漏后是否仍支持連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況：單端面機封，短時間應(yīng)急情況下可保證持續(xù)運轉(zhuǎn)，因為沖洗油仍可以持續(xù)注入，確保密封副處的降溫與潤滑，但泄漏會導致現(xiàn)場出現(xiàn)污染；雙端面機封，當密封油罐的密封油液位快速泄漏降低時應(yīng)盡快停泵檢修，因為此時密封副已無有效的潤滑和降溫作用，轉(zhuǎn)子快速轉(zhuǎn)動最終會引起該密封副的干磨、噪聲、發(fā)熱、黏連抱軸甚至引起火災(zāi)等。

2.4 盤車故障

預(yù)防此類問題的主要方法就是要制定良性的備泵盤車頻次，保證軸承充分潤滑。遇到盤車不暢的情況時，嚴禁盲目啟機或點試。

某些高溫高壓泵泵體中設(shè)有暖泵線，暖泵線的作用有兩個，一是防止溫變量過大對于冷態(tài)下泵部件的損傷（如機械密封、軸等）；二是通過介質(zhì)預(yù)熱保證泵側(cè)各部件動靜間隙膨脹均勻，防止過度摩擦，避免轉(zhuǎn)子局部受熱膨脹不均勻。因此，要確保其暖泵線始終暢通。當暖泵線異常停用時，其備泵的盤車情況會出現(xiàn)明顯的卡點、卡澀情況，甚至無法有效盤車。這時應(yīng)在第一時間恢復投用暖泵線，并盤車至卡點后，嚴禁額外增加力矩。靜置一段時間待泵體內(nèi)溫度逐漸升高后，卡點會自然消失，此后再進行后續(xù)盤車操作。如果盲目試運，嚴重時會引起抱軸故障導致停機。

2.5 溫度異常

預(yù)防此類問題的主要方法就是注重巡檢質(zhì)量，定期、定量更換潤滑脂/油，排查風扇罩是否積灰、積霜雪等情況，同時做好高溫天氣時的機泵房門窗的通風降溫以及高溫介質(zhì)管線的隔熱措施。對于缺少冷卻流程的軸承箱，應(yīng)結(jié)合設(shè)計條件盡量補充冷卻線，充分利用物理降溫。

潤滑脂的注入量控制方面需要注意：注脂應(yīng)設(shè)立固定頻率，通過計算軸承及軸承腔的尺寸來確定每一次潤滑補充所需的脂量；要校準在用的注脂槍；應(yīng)每隔幾秒鐘緩慢地將油脂注入軸承，過快的注脂動作不僅會使軸承密封受損，也不能使?jié)櫥鶆虻乇环植嫉秸麄€軸承中。

2.6 流量異常

可以結(jié)合電機電流和出口壓力，快速分析并找到引起流量異常的原因。

（1）如果入口管線受阻（如入口過濾器網(wǎng)不暢），則表現(xiàn)為電機電流偏低、出口壓力表低于正常壓力、出口調(diào)節(jié)閥開度過大等。

（2）如果出口管線流通受阻，則會出現(xiàn)機泵振值異常、“憋泵”跡象，出口壓力異常波動或升高。

（3）如果電流和出口壓力同時波動，液態(tài)介質(zhì)可能存在帶氣工況，需要進一步排查氣源，對標工藝參數(shù)確認是否為介質(zhì)問題（如輕組分增多、葉輪做功時氣化等）。如果介質(zhì)工況正常但仍出現(xiàn)氣縛現(xiàn)象，可以檢查機泵管線流程是否存在因氣相閥門內(nèi)漏或異常打開造成的介質(zhì)帶氣、機泵抽空等。

3 采用先進的監(jiān)測技術(shù)

先進的監(jiān)測技術(shù)可以實現(xiàn)壓縮機故障診斷技術(shù)的多元化、智能化，提高故障診斷的準確性，實現(xiàn)故障診斷的實時化，對于壓縮機的科學維修有著重要作用。

3.1 在線監(jiān)測系統(tǒng)

隨著轉(zhuǎn)動設(shè)備在線監(jiān)測技術(shù)水平的不斷提高，石化生產(chǎn)裝置中的壓縮機基本上安裝有在線監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測壓縮機各部件的運行狀態(tài)。壓縮機的在線監(jiān)測主要是通過位移、壓力、溫度、振動等傳感器進行信號傳輸，通過這些傳感器來監(jiān)測各個部件和壓縮機的整個機組的運行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常信號，就可以對即將發(fā)生的故障進行預(yù)判，避免發(fā)生重大故障。

3.2 轉(zhuǎn)動設(shè)備離線監(jiān)測技術(shù)

通過應(yīng)用轉(zhuǎn)動設(shè)備離線監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)備管理人員可在系統(tǒng)內(nèi)查找每臺壓縮機在生產(chǎn)過程中位移、壓力、溫度、振動等參數(shù)自動形成的趨勢曲線，方便及時掌控壓縮機設(shè)備的運行狀態(tài)，實現(xiàn)壓縮機設(shè)備的動態(tài)維護、故障預(yù)判和良性干預(yù)。通過離線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對故障的提前預(yù)知，可以采取有效的預(yù)防措施，避免惡性故障發(fā)生，確保壓縮機設(shè)備的長周期穩(wěn)定運行。

4 結(jié)束語

壓縮機是石油化工生產(chǎn)裝置中動設(shè)備的核心，壓縮機穩(wěn)定的運行工況是保障生產(chǎn)裝置長周期運行的前提條伯，生產(chǎn)運行人員要認真學習壓縮機的運行原理，提高維修技術(shù)和管理水平，能夠預(yù)防性地解決壓縮機可能存在的故障，在使用前要保障壓縮機的安裝精確度和檢修質(zhì)量，采用合理的檢修方案，科學有效地解決壓縮機的故障。在日常維護與管理過程中，要采用高科技的診斷技術(shù)，通過使用轉(zhuǎn)動設(shè)備離線監(jiān)測系統(tǒng)準確地判斷與識別壓縮機的各種故障問題，事前進行故障預(yù)判，及時準確地控制與調(diào)整離心壓縮機的運行工況，提高壓縮機的工作效率，是保障壓縮機平穩(wěn)安全運行的有效手段。