渣油加氢装置进料泵故障原因和分析

宋运通 王志坤

（中国石油天然气股份有限公司华北石化分公司）

渣油加氢装置进料泵是渣油加氢处理装置中的核心设备。 渣油加氢装置进料泵为苏州苏尔寿泵业有限公司生产的多级离心泵，型号为GSG B2B 100-350B/10， 扬程2 531.2m, 流量245m3/h，轴功率2 511kW，转速3 955r/min，最大允许工作温度245℃。 该设备在装置运行期间，由于工艺操作波动，出现了严重故障，给装置平稳生产带来了严重影响。 笔者对进料泵发生的故障及其原因进行了分析，并提出了相应的操作建议。

1 设备故障

渣油加氢装置运行期间， 进料泵运行平稳。2019 年3 月2 日渣油加氢装置需要停工退守，当班班组按照操作指令于23：00 开始引柴油进料对渣油装置Ⅰ系统进行置换，期间泵入口温度由220.0℃按30℃/h 的降温速度降温，因自罐区引来的柴油温度在40.0℃左右， 当改至全柴油进料工况后，泵入口温度下降较快，次日2：00 时泵入口温度已降至70.0℃左右。 2：10 时，因罐区柴油泵故障，导致装置原料输入中断，装置运行改闭路循环，将分馏单元分馏塔底油改回原料罐，此时分馏塔底油温较高，造成原料油泵入口温度大的波动， 期间泵入口温度在2：46 降到最低为40.4℃，3：15 升至最高为113.0℃。3：18 时P-101A加氢进料泵驱动端轴瓦振动发生较大波动，3：28出现驱动端振动高报，内操人员联系外操现场检查，外操人员到达现场停泵。

2 拆检维修

停泵后，拆检P-101A 加氢进料泵（图1）。

图1 P-101A 加氢进料泵拆检现场照片

拆检泵体后，发现驱动端泵轴、轴承轴瓦和轴承箱均发生严重磨损，油封也有磨损，机械密封轴套发生变色；对泵进行解体检查发现，中间轴套与中间鼓套有磨损，非驱动端定位套有轻微磨损迹象，驱动端机械密封轴套磨损。

3 故障原因分析

因该进料泵属于渣油加氢装置的核心设备，故分别在DCS 和SIS 中设置了监控系统和联锁保护系统，还配置了System 1 设备监测系统。 该泵组的DCS 系统具有泵轴承振动与温度、 轴位移、齿轮箱轴承振动与温度、电机轴承振动与温度和电机定子温度的在线监测功能，SIS 系统具有润滑油压力与轴位移联锁停泵保护功能。 根据P-101A 加氢进料泵运行期间工艺参数的变化，结合System 1 设备监测系统分析振动情况。

从图2 中可以看到，2019 年3 月3 日3：10～4：00 泵驱动端振动出现大幅波动。 在3：28 时振幅达150μm 以上，超过停机值，随后振动略有下降但持续波动， 到3：50 左右振幅急剧增高达到最大值。

图2 P-101A 加氢进料泵振动趋势

图3 P-101A 加氢进料泵振动分析一

从图3 中可见，泵驱动端振动在3：28：59 波 动时，全频谱瀑布图显示主要频率为66.25Hz，该频率成分为泵的工频，进动方向为正进动；轴心轨迹显示接近椭圆，轨迹重复性较好；轴心位置左右平移近750μm。 此阶段可能为泵进口原料流量波动，导致温度变化较大，最终造成转子发生局部热弯。

从图4 中可见，泵振动持续波动，在3：49：57时，振幅达315μm，此时全频谱中一倍频已经反进动，尤其在全频谱瀑布图中可看到进动方向由正到反的过程。 轴心轨迹接近椭圆，进动方向也是反进动；轴心位置左右平移近1 000μm。 此阶段进口原料流量继续波动， 导致热弯进一步劣化，振动持续升高，轴心位置左右平移，最终发生碰磨。 但同期轴位移变化不明显，机组未发生轴位移联锁。

图4 P-101A 加氢进料泵振动分析二

根据泵启动后的运行情况，基本可以排除泵制造、安装过程的原因，结合泵振动突发前的工艺操作变动，初步判断原因为：驱动端位于泵入口侧，泵入口介质温度波动过大引起泵体内部冷热不均匀，导致泵轴轴心偏离，转子发生局部热弯，泵体振动加剧；泵体振动大又未及时处理，导致热弯进一步劣化→轴承磨损加剧→温度升高→轴瓦烧坏→振动加剧。

4 操作建议

随着装置大型化，对设备的可靠性要求越加严格，对泵输送介质的温度、压力等工艺参数的要求也相应提高［1］。 P-101A 加氢进料泵出现的故障，源于装置工艺操作的异常波动。 为此，对高温热油泵的运行维护提出一些操作建议：

a. 热油泵暖泵期间温升速度控制在2℃/min以内，并且瞬间升温值要控制在50℃以内［2］，暖泵期间控制泵体上、下部位温差在30℃以内，且暖泵期间不宜盘车；

b. 暖泵结束后，泵体温度与介质之间的温差应在30℃以内［3］。

c. 工艺操作调整期间， 热油泵机泵入口温度变化不能超过30℃/h， 这一点尤其要引起高度重视，特别是要对各种工况调整时，应提前做好预案；

d. 由本设备发生的故障可以看出，泵驱动端振动出现波动时非驱动端振动没有明显的变化，轴位移也没有明显变化，轴承振动波动大以后轴承温度有了明显的上升， 前期考虑到仪表故障率，只保留了轴位移联锁停泵，轴承振动和轴承温度异常只设了报警提示，这就需要结合设备的实际情况慎重考虑。