延长乙烯装置转动设备运行周期的措施及应用

孙大志

（中国石油大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆 163000）

0 引言

目前，在石油化工行业中，生产装置的运行周期越来越长，生产装置停工大检修频率由最原始的每年一次到每3 年一次，甚至延长到如今的4 年或5 年一次，由此可见，一个生产装置的长周期稳定生产运行非常重要，带来的经济收益也非常可观。石油化工生产装置的运行周期延长与设备是否“长、满、优”运行息息相关，如何使石油化工生产设备更稳定优异的服役，以达到动静设备寿命全周期运行的目标。为此，本文结合石油化工企业乙烯生产装置设备运行经验，重点论述风机类、离心泵类等动设备在生产运行中遇到的各类高频故障问题，并提出相应的治理、预防措施和前沿科技应用，以实现延长石油化工生产设备长周期稳定运行的目的。

1 动设备高频故障问题及治理、预防措施

石油化工生产装置中的动设备主要分为泵、压缩机、风机等，其中泵又分为离心泵、往复泵、齿轮泵、螺杆泵、喷射泵等。乙烯类化工生产装置基本上包含了上述所说的机泵类型，日常运行中遇到的高频故障问题及故障因素汇总如下。

1.1 风机类设备振动异常、振值超标

在乙烯生产装置裂解炉顶层一般设置有引风机，主要是用于维持裂解炉炉膛负压，保证燃料气持续燃烧。引风机振动异常的原因较为多元化，加上基座普遍为非刚性固定的钢梁，其不稳定性而带来的振值偏高。如果风机振值出现了异常波动或升高情况，就需要密切关注并快速排查故障因素，以规划出下一步检修及运行方案。

1.1.1 转子同心度问题

当存在平行不对中或角度偏移时，会引起两根转轴不同心，进而引发前后轴承箱内的滚动轴承内外环出现径向扭力，表现为内外环之间交错滚动，最终引发轴承振动异常。

预防措施：断开联轴节，完成转子跳动检查，通过调整定位螺栓或铜垫，优化两机的相对位置或提升水平度来降低跳动数值，以达到运行标准。所以安装精度的保证、定期对备/停用机泵同心度检查也显得尤为重要[1]。

1.1.2 动平衡问题

由于引风机转子较长，叶轮直径大，容易出现转子叶轮质量中心与主轴中心偏离情况。引起这方面故障原因有3 个：叶轮处不均匀结垢或结垢物局部剥离；静置时间过长，受重力作用，转轴中部出现下垂挠度；配重金属块脱离。

预防措施：生产运行中，高温烟气夹杂的垢物沉积在转子上，一般很难做到在线清除，常采用离线拆检及清理叶轮积垢的方法。日常生产时需要结合工艺做好动态化调整，即燃料气、烟气采样指标及燃烧状态的管理，从来源上减缓或规避转子结垢积灰。针对转子静态挠度下垂，挠度轻微偏差量是可以先手动盘车旋转180°静置一段时间（反复调整多次）便可以改善解决，若挠度偏差量较大，便需要将转子吊出进行离线检修，冷直修复及动平衡测试、调整配重块等。所以装置要对风机叶轮进行大周期性的下线筛查工作，提前干预转子结垢问题；同时在风机停用时，也要保证定期盘车，或通过风机挡板的开度，使得风机存在一定慢速的自转状态，以此来避免转子静态挠度下垂的问题。

1.1.3 轴承问题

引风机轴承通常采用调心滚子轴承或双列调心滚子轴承，用于约束转子发生较大的轴向窜动。当轴承滚珠或滚道表面出现麻点、坑蚀或轴承保持架出现裂纹或剥离等情况后，同样会引起轴承的振动升高甚至异常停机。

预防措施：轴承运转在线监测，可以通过远程的状态监测和频谱分析、数据采集等智能化设备加强轴承运转的状态监控，通过长期的数据采集分析和趋势汇总，提前对“病症”进行干预，以保证设备的长周期运转。无论是轴承远程监控的数据化管理还是人为的状态监测，都必须要坚持记录，轴承寿命台账要建立准确并随检修记录在案。

1.1.4 润滑问题

风机轴承润滑常采用脂润滑[2]。由于引风机位于高空平台，轴承等部位常年受到阳光直射，轴承温度普遍偏高，在夏季时尤为突显。脂润滑的弊端就比较明显，由于长时高温而引起油脂中油液析出，油脂干渍变质引发的润滑不良导致振值升高的现象较为常见。

预防措施：轴承改造，改为润滑油强制供给润滑，通过循环降温换热达到良性的运行工况，可以良好的延长轴承运行寿命，避免轴承内局部高温的情况出现，同时也可以大幅提升现场标准，避免了轴承箱及下方空间油脂的甩落积存。

1.2 离心泵类设备振动异常、振值超标

乙烯类装置一大部分机泵都是离心泵，包括高速齿轮离心泵、液下离心泵、屏蔽泵等。故离心泵出现振动异常的故障频率也相对较高，常见的高频故障因子归类如下：

1.2.1 冻胀问题

在北方的化工厂，由于季节的变化存在很大的温差，室外局部地面会引起一定的冻胀情况。如果冻胀情况出现在机泵基础上，就很有可能造成电机或泵体的振动短时异常升高。

预防措施：快速处理该类问题，可以通过临时对电机的地脚螺栓进行微调，释放由于基础变形而引起的内部应力，使得振值恢复正常。

1.2.2 联轴节膜片

膜片属于弹性元件，靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移[3]。但如果膜片出现了离鼓甚至断裂情况时，会快速引起泵体侧的振值异常升高，不再具备连续运行的条件。

预防措施：这项故障可通过日常维护或专项排查发现，需要使用频闪仪对高速转动的膜片进行检查（调整频闪倍数至机泵转数的整数倍）。同时加强日常运行管理，对备用机泵进行定期切换，即可完成在运泵的停机强检维护，也能促使备用泵试投试运工作，以防备泵静置时间过长引起其余内在故障。

1.2.3 液下离心泵滑动轴承磨损或口环脱离

因为液下离心泵转子较长，为了保证转子的同心运转，设定的滑动轴承起到了固定和润滑的作用。但是对于要输转复杂介质的液下泵而言（例如急冷油排放泵），会由于介质中的硬质颗粒引发液下轴承的磨损，导致转子的转动无法同心而引起的振动异常，甚至造成口环的脱离而引起的机泵停机现象。

预防措施：最重要的就是要保证液下轴承的冲洗压力，通过增大冲洗流量，延长轴承的使用寿命，进而达到长周期运行的方法。其次通过升级液下轴承材料，增加其抗磨损性，来延长整个机泵的运转寿命。

1.2.4 支架刚性不足

对于转动设备而言，基础支撑或是框架支撑的强度尤为重要。如果支架或支撑强度较低，会导致约束刚度降低，隔离振动能力变差，引起电机的振动加剧。

预防措施：科学合理的增加支架的刚性和强度，笔者所在装置就有过成功的案例。两台立式筒袋泵电机振动长期处于较高情况（泵体侧振值正常），经过前期多次排查验证、多角度、多层次的分析治理，最终确定其故障因子就是前文所说的电机的刚性支架过于单薄，最后通过将电机支架更换并加固强化后，振值成功由C 级降为A 级。

2 技术管理

2.1 动设备“健康式”管理理念

设备要从健康时开始管理，是指转动设备从设计、制造、安装、调试、使用及退役全过程全周期管理。管理工作要做到“居安思危”“如履薄冰”。“健康式”管理是笔者所在装置依据设备运行的实际状况，结合世界较前沿的管理理念提出的，真正做到配置优化、维护保养常规化、预防早期化、运行全寿命化。

2.2 动设备“全员式”管理模式

“全员式”管理是指从管理层到基层员工都要做到转动设备的“人人”管理。结合各层级的“日-周-月-季-年”的排查巡检流程，相互检查、监督、补位、支持、纠偏、整改、排查、反馈、总结等。横向对比，纵深学习，使得每名员工都能熟练的掌握设备管理流程和标准，同时又能使每名员工都自觉推进设备的自查自改，拥有主人翁意识。

积极推行“三位一体”和“五层防线”的检查制。“三位一体”的概念指两个方面，一个是工段管理，一个是技术管理。工段管理就是设备、工艺、工段技师协同共力直属管理，而技术管理是指结合岗位员工日常检查，设备专业人员定向的检查，技术专业人的精密检查。而“五层防线”是指岗位员工对转动设备的“查、摸、听、比、看”基础状态巡检及监测作为第一层防线；设备专业人员的定向定期检查作为第二层防线；技术专业人员的精密检查频谱分析等作为第三道防线；远程监控系统的积极投用和实时监管运行作为第四道防线；针对问题机泵的专项深度技术诊断、攻关和运行维护工作作为第五道防线。

2.3 充分科学利用大检修周期，做到全面评估、合理预估

科学合理的评估转动设备运行工况，珍惜利用好每四至五年的运行周期，将暴露的问题总结规划，将棘手问题通过停工检修解决稳妥，避免影响周期运行稳定；同时也要预判评估未暴露的问题，针对任何转动设备前期出现的“小毛病”，认真总结分析，做到去病要治根，否则忽视的任何一个小毛病都有可能成为“压死骆驼的最后一根稻草”。

2.4 全员素质培训，夯实技术管理

需要积极开展转动设备的技术知识培训、技术练兵、技术比武等，激发各层岗位员工的技能“学、钻、用”的热情。设备人员同时要优化设备管理体系，完善管理机制，打造严谨化、人性化的管理框架，同时加强自身的“三基”工作（即基层、基础、基本功），夯实自身的专业技术及管理基础。

3 科技应用

3.1 增加转动设备离线监测手段

通过设立转动设备离线监测系统，各单位的设备管理人员可在系统内查找每台机泵自动形成趋势曲线，方便及时掌控设备运行状态，实现了转动设备的动态维护和良性干预，可有效确保转动设备的长周期运行。

3.2 提高设备国产化水平

进口设备国产化已是一种趋势，它能提高我国设备科技先进性，提高装备效率，具有明显的经济效益，适合我国企业发展要求，具有深远的意义和前景。同时国产化设备采购周期短、标准统一、维修维护更加快捷。

2020 年，某装置完成首台高寒地区急冷油循环泵国产化攻关工作。经过多年的研讨，与某泵业厂家共同合作，共同设计、共同研发的急冷油循环电泵于2020 年6 月成功投用，其工作效率、性能、机泵运转状态均达到优良，充分证明我国乙烯装备技术将迈入下一个重要的国产化阶段。

4 结束语

设备是石油化工行业的物质基础，转动设备又是其中的主力核心，生产装置运行周期的长短是衡量化工企业设备技术管理水平的一个重要指标，同时生产运行对装置和设备的要求不断提高，这些对设备的管理和维护工作提出了更严格的要求。本文对于转动设备频发的各种故障表现、原因进行分析，并提出了相应的解决方案和预防措施，以期降低设备运转过程中的突发故障率。在新形势下，优化转动设备的运行工况，提前干预故障因子，改善其运行瓶颈，并提高对动设备管理工作重要性的认识，进一步加强转动设备管理工作，才能确保实现安全经济的长周期运行目标，为企业营造良好的运营环境。