超高压压缩机辅助十字头温度异常的原因分析及解决措施

樊安宁，马文礼，刘俊生，陈国森，李 缙，盛艳花

（1.神华新疆化工有限公司，新疆乌鲁木齐 831400；2.中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆克拉玛依 834003）

1 引言

某高压聚乙烯装置引进德国巴塞尔（Basell）公司Lupotech TS高压管式法工艺技术[1]，该技术以乙烯为原料，丙醛或丙烯作为分子量调节剂（即链转移剂），以过氧化物为引发剂，反应器采用乙烯单点进料4段反应的聚合方式，在240～310 MPa高压状态下生产低密度聚乙烯均聚产品。超高压压缩机C1202是对称的两级压缩机，一段有4个缸，二段有6 个缸。一段将进气从28.5 MPa 压缩到大约120 MPa，二段的最终出口压力大约为260 MPa，一段和二段的吸气温度均为40℃，通过调节吸气压力和温度可以将压缩机的负荷控制在设计负荷的95%～105%。二次机的一段入口与高循返回气和一次机C1201的出口相连，来自一次机和高循返回气中的乙烯，通过二次机C1202一段、中冷器E1210A/B、C1202二段，最终压缩到聚合所需压力，通过反应器预热器E1301A/B加热至引发温度，进入反应器开始聚合反应。C1202安装有泄漏气收集分离器V1204，V1204的气体送至一次机C1201二段入口，分离出来的油通过废油泵P1202A/B送至废油罐。正常生产时V1204的操作压力约为0.55 MPa，可以利用压差将油送至废油罐。

2 压缩机简介

C1202采用往复柱塞式压缩机，型号K10，无备机，分二段压缩共10个缸，一段4个缸，二段6个缸，结构如图1所示。10个缸水平布置在曲轴箱两侧，一边5个由电机直连带动。与主机配套提供电机、润滑系统、气缸冷却系统以及保护压缩机安全运行的控制联锁系统。气缸润滑系统润滑剂严格按专利商要求，采用TOTAL Orites DS270X。二次压缩机出口压力300 MPa（G），这种超高压力往复活塞式压缩机的设计制造及安装，目前仅瑞士的Burckhardt Compression和意大利的GE Nuovo Pignone两家有经验和成功使用业绩。二次压缩机设计、制造、安装采用的标准是制造厂标准，主电机功率为23500 kW。K10型压缩机相关技术参数如表1所示。

由于超高压压缩机出口压力可达300 MPa，压缩机本身承受着相当大的作用力，特别是压缩机的运动机构。对于苏尔寿压缩机来说，由于有辅助十字头，运转比较平稳，轴瓦受载工况较好。主轴瓦水平放置，在油膜区域有-水平切口，对油膜稳定成型虽有一定影响，但由于其受载工况较好，轴瓦的动压润滑油膜还是保持较好[2]。

3 十字头温度异常典型案例

2019年5月8日21：07二次机2B十字头温度TI12705升高至70℃。XSH_12700触发ESD1303A，聚合反应停止，班长立即汇报调度及装置管理人员，各岗位做SP3A 之后的正常处理。21：08 V1203罐液位高报开关LS_12009报警，半小时后ESD1220触发，一次机停止，二次机正常运行。22：15启动一次机，22：56建立聚合反应，23：00启动挤压机，装置恢复正常生产。事件过程中二次机单独运行37 min，工艺参数正常，未发生二次机停止运行情况。

4 原因分析

辅助十字头温度偏高，可从以下几个方面排除故障：检查、清洁、调整冷冲油系统，检查、更换导套，检查、更换带滑套的辅助导向，检查弹性杆跳动，检查柱塞跳动等，或者从仪表本省问题或者回路方面去考虑排除。

图1 压缩机结构示意图

表1 超高压压缩机相关技术参数

4.1 冷冲油流量不足

前期生产无限流孔板时，冷冲油系统油压不可控制太高，约为0.35 MPa（压力大、流速快，在润滑部位不易形成油膜），现场采取将冷冲油去润滑部位的手阀未全开，但是发现冲洗油回油视镜内（气缸夹套） 有气泡，视镜内油污较多。外商在现场查看后，将进入到低压填料冲洗油阀门关小，再将进入到每段高压填料夹套的冷冲油阀门开大，气泡消失。之前产生气泡原因为冷却冲洗油流量不足，且温度高导致[3]。

4.2 冷冲油耗大

检修时发现二次机2段中体内发现铜屑，拆检分析为低压填料减压环磨损造成，导致冷却冲洗油消耗量大从而导致辅助十字头冷却不足温度异常。

4.3 冷却冲洗油油质不纯

使用冷却和冲洗油系统的压力油来冷却高压填料函、冲洗低压填料函和润滑辅助导向。冷冲油设计换油时间为8000 h，随着机组长周期运行，冷冲油纯度有所降低，体现在系统过滤器压差升高，压差高报值为0.23 MPa，辅助十字头温度偏高时油压压差已经为0.20 MPa，快接近报警值，此时说明油质已经变差。

4.4 易损件损坏

正常运行周期时，2B段辅助十字头TI12705温度较其他段偏高。2019年公司年度大检修，对2B段辅助十字头进行检查发现，弹性连杆损坏严重，是造成温度升高的直接原因，通常造成辅助十字头温度升高的99%原因是此处磨损，温度瞬间升高是brass垫圈的问题，温度持续数月升高是此易损件损坏导致，易损件小黑块centering bush（中心衬套）。

5 解决措施

5.1 提高冷却油量

对冷冲油进入高低压填料、辅助十字头入口管线法兰中间加限流孔板。增加限流孔板后，可将现场手阀全开，提高冷却油量。此外，将冷冲油压力适当提高，由原来的0.42 MPa提至0.45 MPa，经过半年运行周期，冷冲油视镜未出现气泡等现象，机组温度正常。

表2 油品合格指标

5.2 重新设计低压填料，降低油耗

2015年布卡重新设计新的低压填料，自更换投用以来，能够有效降低磨损及润滑油消耗。

5.3 定期更换冷却油并做油样分析

在二次机机组运行过程中，对冷冲油系统进行间隙排油、加新油，将以前使用周期长的冷冲油进行稀释置换，保证油质的干净，并根据表2所示指标每月对油样进行分析比对，发现异常及时排查原因。

5.4 降低冷冲油油温

冷冲油油箱电加热器温度正常设定为45℃，温度过高，在润滑部位形成的油膜太稀，起不到润滑作用，温度太低，油粘度偏高，流动性变差，易影响润滑效果。在确保冷冲油润滑效果的前提下，将油箱电加热器现场温度设定降低5℃左右，或者对油系统换热器进行切换清洗，提高换热效果，确保冷冲油经过换热器后温度不高。

6 结语

本文通过对超高压压缩机辅助十字头温度异常现象进行分析，从冷却油量、冷却油温、冷却油质以及设备易损件等方面入手，找出温度偏高的根本原因，通过增加限流孔板、更换冷却油、降低冷却油温、重新设计新的低压填料等措施，彻底解决了辅助十字头温度异常的问题。对防止事故扩大保证装置平稳安全运行具有积极作用。从当前实施措施后的应用效果看，自改进后该处温度一直正常，未发生一起异常波动，同时也为国内相关石化设备人员处理同类超高压压缩机辅助十字头温度异常问题提供了借鉴和参考。