张吉卫，王邦旭，李志新
（中海石油建滔化工有限公司，海南 东方572600）
［摘 要］2022年4月某2 500 t/d甲醇装置合成气压缩机运行中出现高压缸转子轴位移异常升高现象，严重影响甲醇装置的安全生产。从合成气压缩机操作条件、历史检修记录、机械损伤情况等方面深入分析后得出初步结论，结合与合成气压缩机组生产厂家及机组运行状态监测服务商之间进一步讨论给出的意见，确定问题的主因是，长期运行高压缸平衡鼓密封圈涂层完全剥落使得平衡鼓密封间隙变大而合成气泄漏量增大，合成气泄漏量增大使平衡鼓产生的轴向推力下降，最终造成高压缸转子总轴向推力大幅上升，继而引发转子轴位移、止推轴承温度、轴承振动、干气密封一级/二级排气量和排气压力等参数波动。找到问题症结并经充分论证后，采取了设备监控运行的处理方案及相关应对措施，之后在监控运行状态下合成气压缩机累计连续稳定运行了305 d。
［关键词］甲醇装置；合成气压缩机；高压缸转子轴位移升高；问题描述；原因分析；平衡鼓密封圈涂层剥落；轴向推力；应对措施
［中图分类号］TH452 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）03-0050-03
0 引 言
某公司2 500 t/d甲醇装置生产工艺包由英国DTP公司提供，其中，合成气压缩机由意大利 Nuovo Pignone S.P.A 公司设计制造，于2010年10月投用。2022年4月合成气压缩机运行过程中，其高压缸转子轴位移出现异常升高现象，严重影响甲醇装置的安全生产。结合设备的操作条件、历史检修情况及机械损伤等分析高压缸转子轴位移异常升高的原因，经充分论证后，采取了设备监控运行的处理方案及相关应对措施，之后在监控运行状态下合成气压缩机累计连续稳定运行了305 d。以下对有关情况作一介绍。
1 合成气压缩机简况
合成气压缩机组型号为2BCL507/N，由驱动蒸汽透平、低压缸和高压缸组成，高压缸位于蒸汽透平的进汽侧，低压缸位于蒸汽透平的排汽侧；高压缸的结构形式属于离心式，转子驱动端装有采用无键的液压装配联轴器，高压段（工艺介质为新鲜合成气）有6级叶轮、循环段（工艺介质为循环气）有1级叶轮，高压段与循环段背靠背布置。
合成气压缩机工艺介质的相对分子质量为10.571，压缩机总功率为15 685 kW、转速为8 060 r/min，一阶临界转速为3 850 r/min、二阶临界转速为13 450 r/min；压缩机高压段入口流量171 216 kg/h、入口温度45 ℃、入口压力3.874 MPa（A）、出口温度136.9 ℃、出口压力8.190 MPa（A）；压缩机循环段入口流量495 140 kg/h、入口温度55 ℃、入口压力7.830 MPa（A）、出口温度65.2 ℃、出口压力8.540 MPa（A）。
2 问题描述
2022年4月6日15:55，甲醇装置原料天然气组分发生波动，操作上相应调整负荷，期间合成气压缩机高压缸转子轴位移由-0.167 mm缓慢涨至-0.195 mm，压缩机稳定运行至4月10日05:30，原料天然气甲烷含量又由66.5%降至60.5%，当工艺操作上再次相应调整负荷时，当日07:37主控监盘人员发现合成气压缩机高压缸平衡鼓密封腔室压力（PI9971）开始报警，进一步对运行数据进行联合检查，发现PI9971由3.70 MPa突然涨至4.41 MPa，超过报警值4.20 MPa，高压缸转子轴位移由-0.195 mm涨至-0.260 mm（轴位移探头 ZT-9912A/B/C的变化趋势曲线显示，转子轴位移3个探头的测量值都在变化且有着完全相同的变化曲线），止推轴承温度TI9927由68 ℃涨至91 ℃、止推轴瓦温度TI9930由63 ℃涨至78 ℃，止推侧径向轴承振动（XI9913X）由8.5 μm涨至9.1 μm，同时止推侧干气密封一级密封压力（PI9972）由0.033 MPa降至0.014 MPa，一级排气流量（FI9933）由10 kg/h降至2 kg/h，一级密封气供气调节阀开度（PDCV9921）由1.5%涨至11.0%，二级排气流量（FI9992）由0 m3/h升至0.23 m3/h。从故障现象来看，合成气压缩机高压缸转子3个探头轴位移测量值都在变化且有着完全相同的变化曲线，而一个监测点所有探头同时出现故障的概率是极其小的，故判断合成气压缩机高压缸转子轴位移异常升高不是假象，而是真实存在的。
3 原因分析
3.1 合成气压缩机操作条件分析
更多内容详见《中氮肥》2023年第3期