轻烃装置膨胀机跑油的原因分析

杨长军 ,马寿利 ,刘 波

(中国石化中原油田分公司天然气处理厂 ,河南濮阳 457162)

轻烃装置深冷系统采用的膨胀机属于速度型透平膨胀机 ,以天然气流动时速度的变化来传递能量。透平膨胀机具有转速高、体积小、质量轻、结构简单、操作维护方便等特点,透平膨胀机是天然气处理制冷系统的主要设备,它担负着制冷和回收能量的重要作用。中原油田天然气处理厂野山联合站轻烃装置透平膨胀机是四川生产的 PLPT-25/18.4-4型透平膨胀机组,处理气量为 1 500 m3/h,设计转速79 800 r/min。

1 膨胀机存在的问题

2010年 12月中旬膨胀机组在正常运转情况下连续一周多出现油箱润滑油液位下降过快的问题,致使膨胀机组润滑油位接近最低限度,严重影响膨胀机的平稳运行。

2 膨胀机的组成及润滑流程

透平膨胀机由主机、密封气系统、供油系统、仪控系统组成。如图1所示,供油系统由油泵、油箱、油冷却器、油压容器、油过滤器、油气分离器、溢流阀、单向阀,测量仪表及其它的管道、阀门等组成。润滑油的流程是油箱→油泵→润滑油水冷却器→双联过滤器→管线阀门→机前过滤器→膨胀机的轴、轴承部位润滑→润滑油和密封气一同回油箱。润滑油的主要作用是为轴、轴承、密封提供润滑和冷却作用。

图1 膨胀机润滑流程简图

3 故障排查及分析

3.1 检查膨胀机组的操作工艺

膨胀机润滑油通过油泵注入膨胀机组对膨胀机的轴和轴承等部位进行润滑,膨胀机在轴承和转子之间采用迷宫密封并通入一定压力的密封气,一方面可减少低温气体的泄漏量,减少冷损,同时也可防止轴承的润滑油渗入密封处,进入膨胀机内造成润滑油损失。按照膨胀机操作规程启动膨胀机前必需先通入密封气再通润滑油,停膨胀机后必需先断润滑油再断密封气。通过对现场设备运转记录的检查,发现在膨胀机跑油的这段时间因为原料气压力低问题只停过一次膨胀机,检查当班人员的停开机记录,完全按照膨胀机规程开停膨胀机,不存在违反膨胀机操作规程的问题。

3.2 检查密封气压力

密封气的作用是防止润滑油进入到工艺气体中或防止工艺气体和油接触,密封气压力必需稍高于轴密封间隙两侧的压力,这样才能防止润滑油通过密封气道流入机腔,造成润滑油损失。对现场膨胀机运行参数检查,密封气压力 0.95 MPa,润滑油进机组压力为 0.85 MPa,而且密封气压力在机组运行期间基本保持稳定,不存在润滑油压力高于密封气压力跑油的问题。

3.3 检查膨胀机轴密封间隙

膨胀机轴的密封与膨胀机轴的间隙过大,造成密封失效,润滑油通过密封和膨胀机轴的间隙流入膨胀机腔,造成润滑油损失。停机后,经维修人员检查轴封间隙符合规程要求。

3.4 检查润滑油水冷却器

出机组的润滑油需要经过冷却,以保证进机组的润滑油温度低于 50℃,本机组采用水冷却器,润滑油走壳程,水走管程,润滑油进入油冷却器的压力为 0.9 MPa,冷却水的压力为 0.3 MPa,如果冷却器水管路穿孔,部分润滑油由穿孔处流入冷却水系统,造成润滑油损失。停机后,对冷却器进行测漏试验,未发现冷却水管束出现穿孔。

3.5 检查油泵密封

膨胀机润滑油泵采用的是螺杆油泵,油泵出口压力为 0.9 MPa,如果油泵密封损坏,润滑油压力就会下降而且会发生泄漏,就会造成润滑油损失。经检查现场油泵出口压力 0.9 MPa,油泵压力没有出现下降,而且油泵密封周围没有发现有润滑油泄漏。

3.6 检查润滑油箱压力和油气分离器

油箱的润滑油自油泵输入进油管,经油冷却器和切换滤油器、机组进口过滤器后分配到各个润滑点,再经回油管回到油箱。润滑油箱不仅要存储润滑油供给润滑油泵,还兼作第一油气分离器,通常油箱压力一般不超过 0.6 MPa,润滑油箱顶部密封气的出口还有个油气分离器,主机的密封气与润滑油一起进入油箱,经过油箱的初步分离后,再进入油气分离器后进一步分离,使排出的密封气中基本上不含润滑油。如果油箱压力高就会影响润滑油的回油速度,直接影响膨胀机的轴温,如果油箱压力偏低,润滑油和密封气进入油箱的速度就快,影响润滑油和密封气的分离效果,同时如果密封气出口的油气分离器出现故障也会影响分离效果,使密封气带走大量润滑油,造成润滑油损失。

2010年 12月初对轻烃装置改造时为了回收利用密封气,直接把油箱密封气出口管线与轻烃装置原料气入口分离器直接连接,因为入口分离器压力为 0.15 MPa,油箱压力和密封气出口压力也为 0.15 MPa,而改造前的油箱压力为 0.4 MPa,经分析改造后的膨胀机油箱压力低易造成密封气和润滑油回流速度快,影响油箱油气分离效果,容易造成润滑油损失,同时停机后检查油气分离器也已损坏,分离油气效果差,进一步造成密封气带走大量润滑油,造成润滑油损失。分析原因后,把润滑油箱压力通过密封气出口阀门调节为 0.35 MPa,同时更换油气分离器,重新开机后,膨胀机润滑油不再出现跑油现象。

4 结论

膨胀机组是液化气装置制冷系统的主要机组,润滑油是保证膨胀机组平稳、高效运行的重要保障,要保证润滑油的平稳供给就必需严格按照操作工艺,严格按照控制好机组各项参数,同时还要按时检查和保养膨胀机组,这样才能保证机组的平稳运行。