离心式压缩机润滑油系统进水原因排查及预防措施

2018-05-18

化肥设计 2018年2期

(贵州开阳化工有限公司，贵州贵阳 550306)

贵州开阳化工有限公司500kt/a合成氨装置于2013年1月建成投产，合成气压缩机采用美国GE公司制造的由蒸汽轮机拖动的三段筒式离心式压缩机组，在4年多的运行中，曾出现过一次润滑油系统进水的事故，虽然发现、处理及时，未对压缩机造成损坏，但也使润滑油受到了污染。

1 合成气压缩机组

合成气压缩机组为两缸三段结构，低压缸为一段，型号为BCL458，高压缸分为二段和循环段，背靠背安装，型号为2BCL459/A，采用蒸汽轮机拖动，汽轮机型号为SAC1-8，布置在压缩机高、低压缸之间，用膜片联轴器直联，压缩机轴封使用串联式干气密封，汽轮机轴封使用1.0MPa(g)的过热蒸汽减压至0.03MPa(g)进行密封，防止高压缸蒸汽沿轴端向外泄漏及空气漏入低压端密封，破坏机组的真空，密封气通过轴封抽气器抽出高点排放，冷凝液低点排放，保持轴封蒸汽系统为真空环境。机组设有独立的稀油站，主油箱容积18m3，高位油箱容积4m3，机组使用L-TSA46#汽轮机油，总加油量约14t，本箱汽轮机油已使用1年。

2 润滑油系统进水的发现及排查过程

2.1 润滑油系统进水的发现过程

压缩机组运行过程中，中控室操作员发现合成气压缩机润滑油箱液位呈慢涨趋势，在8h时间里，油箱的有效液位从90%上涨至94%，正常时液位在90%左右，随后现场进行排查，从油箱玻璃板液位计可看出液位有明显上涨，打开油箱底部导淋排放，有大量的游离水存在，以此判断润滑油系统已进水。

2.2 润滑油系统进水原因排查过程

结合润滑油系统及汽轮机结构分析，有两个部位润滑油与水是间接接触，一个是润滑油冷却器，另一个部位是汽轮机轴封系统。下面就针对这两个部位进行排查。

(1)油冷却器排查。润滑油系统油冷器流程见图1。从图中可看出，润滑油系统设有2台油冷却器，一开一备，油冷器壳程是润滑油，管程是循环水，油冷器A运行，油冷器B备用，运行时油冷器A管程循环水压力为0.5MPa(g)，壳程润滑油压力为1.1MPa(g)，所以不存在循环水进入油系统的情况。油冷器B为备用状态，润滑油进口及出口阀为两位三通阀，切换油冷器时，只需扳动切换手柄，进出口三通阀就同时切换开关位置，运行时需保持油冷器B投用及连通阀V1和排放阀V3打开，使少量润滑油通过备用油冷器B返回油箱，维持备用油冷器B的油温及充满润滑油，防止切换油冷器时引起的油压、油温波动。如果备用油冷器换热管泄漏，有可能造成循环水漏入油箱，所以我们将连通阀V1及排放阀V3关闭，打开油冷器B底部导淋阀进行排放，开始时有少量水排出，但将油排净后，未发现有水存在，因此可判定油冷器不存在泄漏。

图1 润滑油系统油冷器流程

(2)汽轮机轴封蒸汽系统排查过程。在排除油冷却器泄漏后，我们对轴封系统进行排查，首先检查轴封供汽压力为0.03MPa(g)，供汽正常，检查轴封蒸汽时发现抽汽冷凝器压力为0.02MPa(g)，按照设计要求，该压力应为负压。为了防止油箱进入空气污染油质和保证回油顺畅，所以油箱设置油烟风机抽出油箱内的烟气，油箱内维持微负压，如果轴封蒸汽为正压，轴封蒸汽将会沿着轴窜入轴承室，由此我们判断是轴封蒸汽漏入油系统。汽轮机轴封系统见图2。

图2 汽轮机轴封系统流程

针对轴封蒸汽压力高的情况做进一步排查，首先是抽汽冷凝器循环水压力、温度正常，抽气器动力蒸汽压力也正常，但发现抽汽器后高点排放2没有蒸汽排出，低点导淋F1阀门处于打开状态，但导淋1没有冷凝水排出，该导淋阀通径为DN15，怀疑是导淋阀F1堵塞。将F1导淋阀前割断，有大量的水排出，并发现阀门被铁锈堵死，冷凝水排尽后，抽汽冷凝器压力降至负压，高点排放2有蒸汽排出。最终确认润滑油系统进水是因为轴封抽汽系统导淋阀F1堵塞，冷凝水排不出去，在排放“U”形管内形成水封，造成轴封蒸汽抽不出去，轴封处压力上涨至正压，蒸汽沿着轴窜入轴承室而进入润滑油系统。

3 润滑油系统进水的危害

3.1 增大转动部件的摩擦

润滑油进入机组转动部件中，主要依靠的是润滑油黏度及其在金属表面间的吸附力所形成的一层油膜，当润滑油系统进水时，运动部件上的油膜不易形成，当油膜被破坏时，将产生摩擦，加速零部件老化速度，同时会产生大量热，造成机组轴系的温度及振动值增大，当热量累积时，会造成温度过高或振动值过大，导致机组联锁跳车，严重时对机组轴系和设备造成损伤。

3.2 破坏油质

当润滑油系统进水时，会影响润滑油质量，加速润滑油乳化速度，分解添加剂，油中泡沫增多，加速油品氧化，缩短润滑油的使用寿命。润滑油乳化能使调节系统中滑阀及套筒等部件产生锈蚀，造成滑阀卡涩，降低了调节系统灵敏度，引起机组超速跳车。同时，还可能破坏轴承处的油膜，造成轴承和轴颈的磨损。而乳化液沉积于油循环系统中，妨碍油的循环，造成供油不足，影响散热，容易引起轴承烧瓦，有可能发生严重事故。

3.3 影响设备运行

润滑油中存在的水分会加快锈蚀与其接触的机器部件，造成设备间摩擦增大，设备腐蚀后导致运转状况变差，危害整体设备的安全。

4 润滑油系统进水的处理及预防措施

在确认润滑油系统进水后，立即取样做化验分析，结果是润滑油中水分达156mg/L，超过允许值100mg/L，随后利用真空滤油机进行除水，一周后取样化验分析，润滑油中水分降至56mg/L，在允许范围内。最后取样请专业润滑油质化验单位进行全面分析，从主要分析数据及化验单位提供的润滑油状态说明来看(见表1)，润滑油底部有肉眼可见的沉淀物，酚类抗氧化剂严重偏低，表明油中抗氧化剂消耗较多，污染度等级偏高，油质已遭到破坏，如果长期使用，会影响压缩机安全运行，所以我们立即采购润滑油进行更换。