EVA超高压压缩机冷却冲洗油黏度升高的分析

栾世航

（江苏斯尔邦石化有限公司，江苏 连云港 222000）

1 机组描述

某石化有限公司10万t/a釜式法EVA装置，采用Basell工艺，于2017年5月投产。K8二次压缩机是该装置最核心的设备，其作用是输送并压缩乙烯和VA气体，它的稳定运行是整个EVA装置长周期安全、稳定生产的关键。该套EVA装置生产至今，多次出现冷却冲洗油粘度升高的现象，导致柱塞温度居高不下，严重影响装置的长周期稳定生产。为保证压缩机正常运行，只能通过润滑油的置换来延长装置运行时间，造成极大的成本损失。通过对压缩机润滑油系统的原理与结构进行针对性分析，从而判断导致冷却冲洗油粘度升高的原因，并做出应对措施，以达到装置长周期生产目的。

2 润滑油系统基本描述

K8二次压缩机有3套独立的润滑油系统，分别为气缸润滑油系统、曲轴箱润滑油系统和冷却冲洗油系统。

2.1 气缸润滑油

气缸润滑油使用的是TOTAL ORITES TW 220K，作用是在柱塞和高压填料之间形成油膜，润滑柱塞，降低柱塞温度，并冲刷高压填料间因压缩机内部高压聚合而产生的微量自聚物。气缸润滑油由罐区的油罐输送至压缩机附近的油箱，通过高压油泵注入压缩机气缸内，与工艺气体直接接触，是消耗油。

2.2 曲轴箱润滑油

曲轴箱润滑油使用的是SHELL Morlina S2 B 150，作用是润滑曲轴箱组件，如曲轴、连杆、十字头框架及滑靴、轴承等。曲轴箱润滑油有一套独立的润滑油站，是闭路循环油。

2.3 冷却冲洗油

冷却冲洗油使用的是SHELL Ondine 100，作用是冷却、冲洗和润滑高压填料函、低压填料和弹性导杆，并润滑低压填料和弹性导杆的润滑油。冷却冲洗油有一套独立的润滑油站，是闭路循环油，由于润滑低压填料时会有少量随低压泄漏气排出，存在一定的消耗。冷却冲洗油黏度升高后，流动性变差，冷却效果不好，无法及时撤走高压填料的热量，会导致柱塞温度升高，影响长周期稳定运行。

3 冷却冲洗油黏度异常变化的原因分析

三套润滑油系统相互独立，但如果互相之间密封失效，润滑油从密封处泄漏，就会出现各系统间窜油的情况。冷却冲洗油使用的是SHELL Ondine 100，运动黏度（40℃）为100mm2/s；曲轴箱润滑油运动粘度（40℃）为150mm2/s；气缸润滑油黏度为（40℃）220mm2/s。通过润滑油运动黏度来看，不管是曲轴箱润滑油，还是气缸润滑油，窜入冷却冲洗油系统都会导致冷却冲洗油黏度变高，那么通过各系统间的结构来分析窜油的可能，并对窜油的条件进行针对性剖析，才能得到专项应对方案，消除或减少窜油情况。为能观察到冷却冲洗油的黏度变化，需要定期对其进行取样分析，才能及时发现问题及时处理。

3.1 冷却冲洗油窜油的可能

如图1所示，曲轴箱和中体间有两道油封，分别封住曲轴箱润滑油和中体部分的冷却冲洗油，两道油封的底部有泄漏孔，泄漏孔底部连接软管排入废油桶。如发生油封泄漏的情况，润滑油会从泄漏孔排出，故曲轴箱润滑油和冷却冲洗油之间的润滑油发生窜油的可能极小。如果油封严重磨损或装反，润滑油还是有可能附着在弹性导杆上以油膜的形式发生互窜，如冷却冲洗油窜入曲轴箱润滑油，会严重影响曲轴箱运动部件的润滑质量，同时，曲轴箱润滑油液位会升高，此时需要对曲轴箱润滑油进行取样分析，判断润滑油各项分析指标是否正常。但从油封结构上可以判断，如油封严重泄漏或装反，而此时的泄漏油量会比平时明显增加，且远多于进入曲轴箱的润滑油量，所以做好泄漏油量的巡检可以避免曲轴箱和中体间窜油的问题。而且可以在每个缸分别对应的泄漏孔出口增设取样阀，根据泄漏孔排出废油的油量，判断对应两道油封的泄漏情况，如某个缸的泄漏孔的废油量明显多于其他缸，证明其油封失效，需要安排检修计划更换油封。

图1 压缩机剖面示意图

冷却冲洗油主要分布在中体和气缸，气缸润滑油主要润滑气缸和柱塞，由于气缸润滑油压力远高于冷却冲洗油的压力，不存在冷却冲洗油窜入气缸润滑油的可能。反之，气缸润滑油有可能窜入冷却冲洗油。所以，当冷却冲洗油粘度升高时，基本意味着气缸润滑油进入冷却冲洗油系统。

如图2所示，气缸润滑油通过单向阀注入高压填料的填料函中，润滑填料和柱塞，并随工艺气体进入下游反应单元，一部分随高压泄漏气排出气缸，另有少量进入低压填料随低压泄漏气排出气缸。冷却冲洗油从低压填料底部和高压填料底部分别进入低压填料和高压填料，从顶部排出，循环至冷却冲洗油系统内；一部分冷却冲洗油在低压填料中从泄漏油孔返回中体，另有少量随低压泄漏气排出气缸。

图2 冷却冲洗油、气缸润滑油、泄漏气的分布

3.2 低压填料冷却冲洗油窜油的具体分析

如图3所示，冷却冲洗油从冷却冲洗油入口（D）进入，经过低压填料函内的流道，润滑低压填料组件，从冷却冲洗油出口（F）排出。其中低压填料组件间的少量润滑油，有一部分从泄漏孔（H）排至中体段，另一部分在柱塞和低压填料表面从低压泄漏气出口（G）排出压缩机机体。

当低压填料的（C）段刮油环和密封组件发生磨损时，（C）段填料的密封性能下降，工艺气体进入低压填料的量增加，即低压泄漏气（G）泄漏量增加，同时，气缸润滑油的量随低压泄漏气进入低压填料的量增加，并随着低压泄漏气（G）泄漏至气缸外。当低压填料的（B）段密封组件发生磨损时，虽然大部分气缸润滑油已经随低压泄漏气泄漏至气缸外，但仍有未随低压泄漏气泄漏至气缸外的部分，被冷却冲洗油（D）带出低压填料，从出口（F）返回到冷却冲洗油油箱，另一部分在低压填料间与低压填料混合从（H）口排至中体。

A 中体侧低压填料函段 E 高压泄漏气出口 B 中间低压填料函段 F冷却冲洗油出口 C 气缸侧低压填料函段 G 低压泄漏气出口 D 冷却冲洗油入口 H 泄漏油出口

如把（H）泄漏油孔堵死，此时，本该从（H）口排出的填料间的气缸润滑油和冷却冲洗油混合体，会有一部分被冷却冲洗油顺着流道带走从F口排出，但还有一部分会顺着低压泄漏气（G）排出压缩机。即从（G）口排出压缩机机体的气缸润滑油量增加，被冷却冲洗油从（F）返回冷却冲洗油系统的气缸润滑油量相对减少。故当出现润滑油黏度升高的预兆时，又无法及时更换填料时，可以将（H）口堵死，这样带来的影响是，冷却冲洗油从（G）口排出的量也会随之增加，导致冷却冲洗油的消耗量变大。

4 冷却冲洗油窜油的现象和应对措施

冷却冲洗油窜油的现象：

（1）冷却冲洗油箱油位在未补油的情况下，油位升高或无下降趋势。

（2）冷却冲洗油定期取样分析，黏度有持续上涨趋势。

（3）柱塞温度升高（多种原因）。

应对措施：

（1）对冷却冲洗油进行定期分析，观察润滑油质量变化，如有异常及时置换或更换冷却冲洗油。

（2）定期更换低压填料密封组件。

（3）在低压泄漏气出口管线上增加取样设施，通过泄漏出来的润滑油黏度判断是哪个气缸存在窜油情况，以便更换对应的低压填料。

（4）将低压填料O型圈升级为全氟醚材质，避免VA的腐蚀，延长密封件寿命。

（5）图3泄漏油（H）口堵死，减少气缸润滑油进入冷却冲洗油系统的量。

（6）升级密封组件型式，增加密封性能。

5 结语

冷却冲洗油黏度的稳定是二次压缩机稳定运行的基础，而低压填料密封组件的密封性能，是保证气缸润滑油不会窜入冷却冲洗油系统的关键。定期进行冷却冲洗油的取样分析和检查，做好低压填料密封组件的定期更换，才能提前发现问题，进行针对性处理，从而达到装置长周期稳定运行的目的。