乙烯装置裂解气压缩机反转故障及措施研究

摘要：乙烯装置裂解气压缩机反转故障对于生产发展来说是很不利的，所以本文作者就乙烯装置裂解气压缩机反转故障来探讨离心机式压缩机组反转的一户，基于目前发生过的故障现象和数据来进行分析，确定压缩机系统的反向推动力与乙烯装置裂解气压缩机反转故障之间的关系，从而找出解决的措施。

关键词：乙烯装置;裂解气压缩机;反转故障;措施

乙烯装置在新时代朝着节能、大型方面发展，目前国内的大型乙烯装置相继出现了各种故障：机组停机、反转故障等，所以乙烯装置的压缩机组系统的合理设计与布置都成为人们比较愿意关注的问题。国外比较成熟的是150万t/a乙烯和装置的设施，文章以100万t/a乙烯装置裂解气压缩机反转故障为例探讨故障出现的原因和对策。

1.乙烯装置裂解气压缩机反转

目前技术的进步让乙烯装置的生产实现了平稳高效运行，所以大型检修的周期增加维护需要的时间逐渐减少，但是仍旧会出现正常情况下故障。现代大型乙烯装置裂解气压缩机实现了自动化控制，控制系统可以实时检测各个部分的温度与压力等，如果出现超过系统承受的数值之后系统会自动停止工作，以此来提醒人们机组故障保证设备人员的安全，从而实现对装置的保护。大型乙烯装置裂解气压缩机运行是驱动汽轮机蒸汽管线压力波动，或者是轴向振动超时引发的停机，停机之后裂解气压缩机迅速降低直到转速为0，然后开始反向运转。

乙烯装置的主要工艺流程是：裂解和急冷，裂解气的压缩和干燥、裂解气的深冷、脱甲烷、脱乙烷、乙炔加氢和乙烯精馏、脱丙烷和脱丁烷、丙二烯、丙炔加氢和丙烯精馏、丙烯与乙烯制冷。其中裂解气压缩机是乙烯装置的关键，性能的优劣决定了乙烯装置的生产能力，按照工艺流程和压缩参数的要求把裂解气压缩机设置成为四段或者是五段，从而保证压缩机需要工艺流程压力[1]。

2.乙烯装置裂解气压缩机反转故障分析

在乙烯装置中，反转故障是在转速变化的情况下，紧急停机信号发出之后激素的转速迅速降低，当系统转速下降为0之后，转速达到0r/min之后转子的速度并没有下降反而增加。根据转子轴心轨迹运动的方向可以判断出离心式压缩机的运转方向，轴心轨迹是转子的轴心，相对于轴承座与轴线垂直平面内的运动轨迹，转轴运动的方式有两种，正进动与反进动，即转轴转动方向的涡动。当装置在正常运行的时候转子轴心的轨迹进动方向是正进动，当机组静部件连续或者发生摩擦的时候转子轴心轨迹的进动方向是反进动方向，频谱会伴随着谐波分量或者分数谐波振动分量出现高频振动分量。可以利用S8000在线状态检测系统来对停机状态的整个装置进行检查，根据转轴的运动轨迹判断正进动与反进动。考虑到激素各缸的动静部件在降速到一定阶段的时候发生摩擦的可能性很小，而频谱并没有明显的摩擦成分，所以排除反进动过程中出现的动静部件摩擦。S8000系统在线状态检测要人工进行设置，本质上无法判断识别运动轨迹的转变，只能根据瞬停来判断。而乙烯装置裂解气压缩机反转故障出现的原因是由于压缩机各段进出口压力不均衡的情况下降，高压气体反向流动产生推动力，当压缩机组处于紧急停车的状态下系统的侧气体压力泻放不及所以出现的推动转子反向旋转[2]。

3.乙烯装置裂解气压缩机反转故障措施

防止裂解气压缩机紧急停车反转的关键在于是够能够在合理的时间内降低反向推动力，所以乙烯装置裂解气压缩机反转故障的解决措施是减少蓄能溶剂和快速进行循环平衡、亦或能量释放，都是可以有效的防止激素反转的有效措施。在设计阶段可以减少系统的蓄能容积，可以通过合理布置管路和各段社会上出口单向阀来进行装置的优化，但是随着经济的快速发展人们对装置的需求也日益向大型化方向发展，而且对节能性能等方面也有了更多的要求。乙烯装置的设计往往被管路与单向阀的阻力降。所以就目前的装置裂解气压缩机而言，预测装置中的四段和二段出口增设单向阀应该是可行性办法之一。

所以对于这个方面的优化设计，以三返一或者五返四的系统为例，系统进行优化设计的时候选择合适的防喘阀流通能力实现系统内部的快速平衡，也可以具备防喘振控制的性能。机组在运行的时候装置消缺会增设了一个DN450的“三返一”旁路防喘振阀，这种阀不参与到防喘振控制但是可以在紧急停车的时候动作。改造前后的系统压力平衡时间大约在43.2s，优化之后平衡的时间缩短到26.6s，有效的减少了压缩机的翻转推动力的可能性。合理的设计上可以放反向推动力的能量释放得以快速实现，可以通过出入口罐放火柜系统的排放能可以控制方案来实现。但是在那之前要充分平湖火柜系统整体上的泻放能力，防止泻放能力不够而带来附加的危险[3]。

结语：裂解气压缩机的系统流程复杂并且受很多因素控制，所以除了方式机组反转与优化设计方案之外，故障的发生还与停机时候系统设备的运行状态有很大的关系，防喘振阀和放空阀之间的动作时间、汽轮机速关阀、单向阀严密性、压缩机的单向阀的严密性等。离心式压缩机紧急停车的过程中，机组在线状态检测系统在判断是否故障的情况。机组紧急停机之后，反转的反向推动力中的一段、二段、四段等对机组的反转起到了很重要的促进作用。所以防止离心式壓缩机紧急停车的反转可以通过多种方式来解决，其中比如系统的合理布置与出口单向阀的有效配置都是解决实际反转问题的有效手段。

参考文献：

[1] 张喆.乙烯装置裂解气压缩机反转故障分析和对策[J].石油化工设备技术，2013，34（3）：40-44.

[2] 周巍.乙烯装置裂解气压缩机结焦问题研究与对策[J].乙烯工业，2011，23（3）：47-49.

[3] 杨思思，王小鹏，邢桂坤.乙烯装置裂解气压缩机级间结焦的诱因、机理及其对策[J].化工设备与管道，2018，55（1）.

作者简介：

王羽，男，1987.12.22，在大庆石化公司化工一厂乙稀车间分离班长，联系地址：大庆石化公司化工一厂，邮编：163000。