裂解气压缩机介质结焦对轴位移与推力瓦温的影响

佟永龙 王利勇 赵铮（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110869）

1 裂解气压缩机工作介质的结焦现象

裂解气压缩机一般是三缸布置，分为高、中、低缸，缸体均为水平剖分结构形式，。压缩机工作介质是由20多项不同种类混合气体组成，分子量较大。工作介质中含有的不饱和烯烃[1]在缸内高温、高压作用下，介质中的析出物会逐渐结焦，粘聚在转子、隔板的流道内部。如果这些结焦物得不到有效的清理，就会越聚越多，阻塞流道并附着在平衡盘及平衡盘密封上，对压缩机的轴向力平衡效果产生影响。

2 注油注水系统的作用

缸内的结焦物是粘聚在压缩机缸体流道上，在压缩机运行过程中无法停车进行清除，为保证裂解气压缩机的安全、稳定运行，压缩机会配备注水注油系统[2]进行清洗。注水注油系统分为两种：注水系统是通过外在附属设备对压缩机某一级注入软化水，注入位置在级扩压器弯道出口，回流器之前，注水后可降低当前级介质的温度来阻止介质产生结焦。通常在压缩机出口温度接近或达到预计的工艺介质结焦温度时，即可开始注入软化水来降低介质温度；注油系统是指在压缩机入口管道和压缩机某一级给压缩介质中注入清洗油，用来润滑压缩机内部流道表面，以防止聚合物黏附，通常在结焦初期即可投入运行。

注水注油系统的压力、流量是根据裂解气压缩机缸体与管道的工艺参数进行计算，再根据不同的压力、流量配备不同型号的接管与喷头，使液体雾化的效果、清洗效果达到最佳。

图1：注水注油装置

图2：压缩机叶轮流道

3 介质结焦对轴位移、推力瓦温产生影响的案例诊断

如果裂解气压缩机的轴向力平衡效果受到了介质结焦的影响，压缩机监测点中的轴位移与推力瓦温就会出现了连续上涨趋势，并且上升的幅值较大，这种现象通过查看测点变化趋势时，更加明显。某裂解气压缩机，2015 年4 月开车以来至2017 年4 月轴位移较为稳定，轴位移值在0.2mm 至0.25mm 之间，推力瓦温在59 ℃至61 ℃之间。2018 年1 月至2018 年12月，轴位移出现较快上升趋势，从0.289mm 上升至0.593mm（报警值0.50mm、联锁值0.70mm），止推瓦温度从63.5 ℃升至98 ℃（报警值105℃、联锁值115℃）。在降低进油油温，增大压缩机进油油量后，轴位移与推力瓦温还在持续上涨，并无停止趋势。受到以上测点数值上升的影响，压缩机只能降低负荷，使压缩机轴向推力变小缓解压缩机受到的影响。

详细排查压缩机运行情况发现，此裂解气机组在运行后，注水注油装置很少使用，在排除其他影响因素后，分析是由于缸体内部结焦严重，转子叶轮流道、密封上都可能有较多的结焦。尤其是转子平衡盘结焦，会影响机组轴向推力平衡效果。

4 介质发生结焦后应如何处理

离心压缩机属于旋转机械，组成部件较多，结构复杂。裂解气压缩机介质结焦对轴位移及推力瓦温所产生的影响，不仅仅要从单一方面进行分析与解决，需要从机械运行、工艺操作及结构优化三大方面综合处理。

4.1 机械运行方面

压缩机使用的推力轴承具有一定弹性变形能力，而且推力轴承尺寸较大，承载负荷能力较好，可以将报警值和联锁值适当加大到0.65mm/0.85mm。

进一步降低机组润滑油的漆膜[3]倾向指数，通过更换润滑油，增加滤漆膜滤油机采用树脂吸附法降低漆膜倾向指数减少轴瓦积焦，进一步消除其他因素对推力轴承的影响。

4.2 工艺操作

提高裂解气压缩机一段入口温度，由于介质内含水，介质湿度会进一步增大，可以减缓缸体内介质焦化、结垢的效果。

配合乙烯装置的工艺要求，调整发生轴位移或推力瓦温升高的缸体出口的冷却温度，有助于降低出口压力，减小轴向力。调整压缩机进气量，使裂解气压缩机在轻质化[4]工况下运行,提升压缩机组的操作效率，降低蒸汽使用量。

裂解气压缩机所配备的注水注油系统，在机组日常操作中就要时常开启，通过持续有效的降温、润滑来预防结焦情况的发生，也能够防止注水主要装置的堵塞与锈蚀。在发现轴位移与推力瓦温持续升高后，需要检查注水注油装置的投用情况、使用效果、检查喷头是否堵塞及进水压力、流量大小。在投用注水注油系统时，要分日多次进行清洗，使清洗液能够充分的降低介质温度，润滑流道表面。如果结焦情况比较严重，可以在使用注水系统注入清洗油，使流道得到充分润滑。在注水系统注油时，要根据清洗油的组成情况重新计算注入流量与压力，注水装置中的不耐油密封垫也要更换。

4.3 结构优化

裂解气压缩机一般为三缸布置，介质成分的组成较为复杂，在投产运行后与原设计参数会有偏离，因此可根据压缩机稳定运行的参数，重新计算轴向力，准备转子平衡盘及密封备件，进行转子结构的优化，使转子更适应实际运行工况。同时，转子与隔板组成的流道部分可以进行磨料流处理，高分子材料喷涂处理，可大大降低介质焦化后粘附的几率。

5 结语

裂解气压缩机在设计时已经考虑到介质结焦的情况，配置了注水注油操作，分别进行降温与清洗的作用。而在机组的日常操作中，往往忽视了注水注油系统的操作与检查。介质结焦后在短期运行过程中可能看不到影响，但是结焦逐渐增多，就会导致压缩机轴位移及推力瓦温的升高，影响机组运行周期。在了解结焦所产生的影响后，需要我们通过规范注水注油系统的操作进行预防。在发现介质结焦的影响后，采用机械运行、工艺操作及结构优化三方面方案，进行综合处理。