大型乙烯装置裂解气压缩机振动及轴承温度安全评估报告

大型乙烯装置裂解气压缩机振动及轴承温度安全评估报告一、装置与设备概况（一）装置整体情况本次评估的大型乙烯装置位于国内某沿海石化园区，设计年产能120万吨，采用美国Lummus公司的裂解分离技术，于2018年建成投产，主要以石脑油、加氢裂化尾油为原料，生产乙烯、丙烯、丁二烯等基础化工原料。装置自投产以来，运行整体稳定，为下游聚乙烯、聚丙烯等装置提供了充足的原料保障，是园区内重要的核心生产装置之一。（二）裂解气压缩机系统构成裂解气压缩机是乙烯装置的“心脏”设备，承担着将裂解炉产出的高温裂解气进行多级压缩，提高压力后送入分离系统的关键任务。本次评估的压缩机为离心式压缩机，由德国西门子公司制造，型号为STC-GH400/6，采用六级压缩结构，设计入口压力0.08MPa（G），入口温度105℃，出口压力3.5MPa（G），设计转速11800r/min，轴功率约28000kW。压缩机系统主要由主机、汽轮机、润滑油系统、密封油系统、控制系统及辅助管线等部分组成。汽轮机采用凝汽式设计，型号为SST-500，通过刚性联轴器与压缩机主机相连，提供压缩机运行所需的动力。润滑油系统为压缩机和汽轮机的轴承、齿轮箱等部位提供润滑和冷却，主油泵由汽轮机轴头驱动，备用油泵为电动泵，润滑油箱有效容积50m³，正常运行时油温控制在40-55℃之间。密封油系统采用双端面干气密封设计，通过密封油与工艺气的压力平衡，防止工艺气泄漏和润滑油进入工艺系统。二、振动及轴承温度监测系统（一）监测点布置为实时掌握压缩机的运行状态，装置在压缩机和汽轮机的关键部位共布置了24个振动监测点和16个轴承温度监测点。其中，压缩机的每个径向轴承和止推轴承处均布置了垂直、水平两个方向的振动探头，每个轴承瓦块上布置了2个温度测点；汽轮机的每个轴承处同样布置了垂直、水平两个方向的振动探头和2个温度测点。此外，在压缩机的每个级间入口、出口管线以及汽轮机的进、排汽管道上也布置了振动测点，用于监测管线振动情况。振动探头采用电涡流传感器，测量范围为0-200μm，精度±1μm；温度探头采用铂电阻传感器，测量范围为0-150℃，精度±0.5℃。所有监测信号均通过电缆传输至装置的DCS（分布式控制系统）和在线状态监测系统，实现实时数据采集、显示和历史数据存储。（二）监测系统功能DCS系统主要用于压缩机的日常运行监控，操作人员可通过操作界面实时查看各监测点的振动值、轴承温度值以及其他工艺参数，当监测数据超过报警值时，系统会发出声光报警，提醒操作人员及时采取措施。在线状态监测系统采用美国BentlyNevada公司的3500系统，具备数据趋势分析、频谱分析、故障诊断等功能，可对压缩机的振动信号进行深入分析，提前发现潜在的故障隐患。此外，装置还配备了便携式振动分析仪，型号为SKFCMAS100-S，用于定期对压缩机及辅助设备进行离线振动检测，补充在线监测系统的不足，确保设备状态监测的全面性。三、振动及轴承温度历史数据分析（一）振动数据趋势分析通过调取近三年的振动监测数据，对压缩机各轴承的振动趋势进行分析。结果显示，压缩机的径向振动值整体处于稳定状态，各轴承的振动有效值基本维持在20-40μm之间，远低于报警值80μm和联锁值120μm。其中，压缩机高压缸的2#、3#轴承振动值相对较高，平均值约35μm，低压缸的5#、6#轴承振动值相对较低，平均值约25μm。从振动趋势图来看，每年夏季高温时段，各轴承的振动值会略有上升，上升幅度约5-10μm，主要原因是夏季环境温度较高，润滑油粘度下降，轴承的油膜稳定性受到一定影响。进入秋季后，随着环境温度降低，振动值逐渐恢复至正常水平。此外，在装置进行开停车、负荷调整等操作时，振动值也会出现短暂的波动，但波动幅度均在可控范围内，未出现超过报警值的情况。（二）轴承温度数据趋势分析对近三年的轴承温度数据进行分析，结果显示，压缩机和汽轮机的轴承温度均控制在正常范围内，各轴承的温度平均值在60-75℃之间，低于报警值90℃和联锁值100℃。其中，汽轮机的驱动端轴承温度相对较高，平均值约72℃，压缩机的止推轴承温度平均值约68℃，其他轴承温度平均值约65℃。轴承温度的变化趋势与振动值相似，夏季高温时段温度会略有上升，上升幅度约3-5℃，主要是由于环境温度高，润滑油冷却效果下降所致。在装置满负荷运行时，轴承温度也会比低负荷时高2-3℃，这是因为满负荷下轴功率增大，轴承的摩擦发热量增加。（三）异常数据回顾在近三年的运行过程中，装置共出现过3次振动和轴承温度异常情况：2021年8月，压缩机高压缸2#轴承振动值突然上升至75μm，接近报警值，同时轴承温度上升至82℃。操作人员立即采取降低负荷、调整润滑油温度等措施，振动值和温度逐渐恢复正常。事后通过在线状态监测系统分析，发现是由于润滑油中混入了少量杂质，导致轴承油膜受到破坏，经过更换润滑油和清洗过滤器后，设备恢复正常运行。2022年12月，汽轮机非驱动端轴承温度上升至88℃，接近报警值，振动值无明显变化。经检查发现，是由于该轴承的润滑油管线堵塞，润滑油流量不足，导致冷却效果下降。通过疏通管线后，温度恢复正常。2023年5月，压缩机低压缸5#轴承振动值出现周期性波动，波动幅度约15μm。通过频谱分析发现，是由于该轴承的基础存在轻微松动，导致设备运行时产生共振。对基础进行加固处理后，振动波动现象消失。四、现场检测与分析（一）现场振动检测本次评估采用便携式振动分析仪对压缩机和汽轮机的各轴承进行了离线振动检测，检测结果与在线监测系统的数据基本一致，各轴承的振动有效值均在正常范围内。同时，对振动信号进行了频谱分析，未发现明显的异常频谱成分，如不对中、不平衡、轴承故障等特征频率，表明设备的运行状态良好。在检测过程中，还对压缩机的级间管线、汽轮机的进排汽管线等部位进行了振动检测，管线的振动值均在50μm以下，符合相关标准要求。（二）轴承温度现场检测通过现场红外测温仪对各轴承的表面温度进行了测量，测量结果与在线监测系统的温度数据误差在±2℃以内，说明在线温度监测系统的准确性较高。同时，检查了各轴承的润滑油进出口温度差，均在5-8℃之间，表明润滑油的冷却效果正常，轴承的摩擦发热量处于合理范围。（三）润滑油及密封油系统检查对润滑油系统的油质进行了采样分析，分析结果显示，润滑油的粘度、酸值、水分等指标均符合GB/T7631.10-2010《润滑剂、工业用油和相关产品（L类）的分类第10部分：M组（金属加工）》的要求，油质良好，未出现变质、污染等情况。检查了润滑油过滤器的压差，正常运行时压差约0.1MPa，未超过报警值0.3MPa，说明过滤器运行正常，能够有效过滤润滑油中的杂质。对密封油系统的压力平衡情况进行了检查，密封油的供油压力比工艺气压力高0.05-0.1MPa，符合设计要求，密封气泄漏量约10Nm³/h，在正常范围内。检查了密封油过滤器的压差，正常运行时压差约0.08MPa，未超过报警值0.2MPa，过滤器运行正常。（四）设备基础与联轴器检查对压缩机和汽轮机的设备基础进行了检查，基础表面未发现明显的裂纹、下沉等现象，地脚螺栓紧固良好，无松动情况。采用百分表对联轴器的对中情况进行了检测，径向偏差约0.02mm，轴向偏差约0.01mm，符合API617-2014《石油、化工和气体工业用离心式压缩机》中对联轴器对中偏差的要求，表明联轴器对中良好，不会对设备的振动和轴承温度产生不利影响。五、安全评估与风险分析（一）振动安全评估根据API617-2014标准的要求，离心式压缩机的径向振动报警值应不超过80μm，联锁值应不超过120μm。本次评估中，压缩机各轴承的振动有效值均在20-40μm之间，远低于报警值和联锁值，振动状态良好，不会对设备的安全运行造成威胁。从振动趋势和现场检测结果来看，设备的振动值稳定，未出现明显的上升趋势或异常波动，说明设备的转子动平衡良好，轴承油膜稳定，联轴器对中准确，不存在因振动过大导致设备损坏的风险。（二）轴承温度安全评估API617-2014标准规定，离心式压缩机的轴承温度报警值应不超过90℃，联锁值应不超过100℃。本次评估中，各轴承的温度平均值在60-75℃之间，低于报警值和联锁值，温度状态良好。轴承温度的变化趋势稳定，夏季高温时段的温度上升幅度在可控范围内，且未出现超过报警值的情况。润滑油系统运行正常，油质良好，能够为轴承提供良好的润滑和冷却，不会因轴承温度过高导致轴承烧损、轴瓦磨损等故障。（三）风险分析通过对振动和轴承温度数据的分析以及现场检测结果，结合装置的运行历史，对压缩机可能存在的风险进行了分析：润滑油系统故障风险：润滑油系统是保障压缩机安全运行的关键系统之一，如果润滑油泵故障、管线堵塞、油质变质等情况发生，可能导致轴承润滑不足，温度升高，甚至烧瓦。目前装置的润滑油系统运行正常，油质良好，但仍需定期对润滑油进行检测，及时更换过滤器滤芯，确保润滑油系统的可靠性。密封油系统故障风险：密封油系统故障可能导致工艺气泄漏或润滑油进入工艺系统，引发安全事故或影响产品质量。装置采用的双端面干气密封设计可靠性较高，但仍需定期检查密封油的压力平衡情况和密封气泄漏量，确保密封油系统运行正常。转子不平衡风险：如果转子上结垢、叶片损坏等情况发生，可能导致转子动平衡破坏，振动值上升。装置在日常运行中，应定期对裂解气的质量进行监测，防止裂解气中的杂质在转子上结垢，同时在装置检修时，对转子进行动平衡检测，确保转子动平衡良好。轴承磨损风险：长期运行可能导致轴承磨损，间隙增大，振动值和温度上升。装置应定期通过在线状态监测系统对轴承的运行状态进行分析，及时发现轴承磨损的早期迹象，在装置检修时对轴承进行检查和修复。六、结论与建议（一）评估结论大型乙烯装置裂解气压缩机的振动和轴承温度均处于正常范围内，符合API617-2014标准的要求，设备运行状态良好，具备安全运行的条件。振动及轴承温度监测系统运行稳定，数据准确可靠，能够实时反映设备的运行状态，为设备的安全运行提供了有效保障。装置在日常运行中，对振动和轴承温度的监控和管理较为到位，能够及时发现和处理异常情况，未发生因振动或轴承温度过高导致的设备故障。（二）建议加强监测与分析：继续做好振动和轴承温度的日常监测工作，定期对监测数据进行趋势分析和频谱分析，及时发现潜在的故障隐患。同时，增加便携式振动分析仪的检测频次，对设备进行全面的状态监测。优化润滑油系统管理：定期对润滑油进行采样分析，根据油质情况及时更换润滑油；加强润滑油过滤器的管理，定期清洗或更换过滤器滤芯；夏季高温时段，可适当提高润滑油的冷却水量，降低润滑油温度，提高油膜稳定性。强化密封油系统维护：定期检查密封油的压力平衡情况，确保密封油压力比工艺气压力高0.05-0.1MPa；监测密封气泄漏量，当泄漏量超过规定值时，及时检查密封件的磨损情况；定期对密封油过滤器进行清洗或更换，防止过滤器堵塞影响密封油的正常供应。做好设备检修与维护：在装置检修时，对压缩机的转子进行动平衡检测，确保转子动平衡良好；检查轴承