章珉輝 任新廣 苗海濱

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司大港石化分公司 天津）

一、事件背景

公司年處理能力60萬(wàn)噸的連續(xù)重整裝置，是公司質(zhì)量升級(jí)改造項(xiàng)目中的在建裝置之一，裝置中的循環(huán)氫壓縮機(jī)（0154-K-201）正處于安裝后的試運(yùn)階段。作為裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，循氫壓縮機(jī)的試運(yùn)情況，直接影響整個(gè)裝置的建設(shè)進(jìn)度及今后的正常生產(chǎn)運(yùn)行。

2014年8月，連續(xù)重整裝置中的循環(huán)氫壓縮機(jī)組（0154-K-201）安裝后的油運(yùn)工作已完成。將油路系統(tǒng)內(nèi)的油放凈，并加注了機(jī)組正式用油（46#汽輪機(jī)油）。操作人員按照預(yù)先制定的機(jī)組試車方案進(jìn)行單機(jī)試車前的準(zhǔn)備工作。在啟動(dòng)油泵投用油路系統(tǒng)時(shí)，油泵出口壓力出現(xiàn)了1.2～1.65 MPa的大幅脈動(dòng)。因穩(wěn)定的潤(rùn)滑和控制油壓是機(jī)組試車的必要前提條件，故終止了本次單機(jī)試車，查找故障原因。

二、油路系統(tǒng)原理介紹

循環(huán)氫壓縮機(jī)組由沈鼓生產(chǎn)的BCL707型離心式壓縮機(jī)和杭汽生產(chǎn)的NK32/37/16型汽輪機(jī)2部分組成。2臺(tái)設(shè)備的潤(rùn)滑以及汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)需要的控制用油均由同一個(gè)油站提供。機(jī)組油路系統(tǒng)如圖1所示，油箱內(nèi)的潤(rùn)滑油通過(guò)潤(rùn)滑油泵增壓后依次進(jìn)入油冷器、油過(guò)濾器后分為潤(rùn)滑油路和控制油路兩支，分別提供2臺(tái)設(shè)備的潤(rùn)滑用油和汽輪機(jī)調(diào)速所需的控制用油。2路潤(rùn)滑油經(jīng)各用油點(diǎn)后匯集至回油總管，流入油箱，完成一次油路循環(huán)。

機(jī)組油路系統(tǒng)中，配有PCV2504、PCV2507、PCV2509等3個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥。PCV2504為FISHER公司生產(chǎn)的帶指揮器且閥前取壓的自力式調(diào)壓閥，型號(hào)63EG-98HM，位于油泵出口至油冷器入口的并聯(lián)管路中，通過(guò)將多余油液排回油箱的方式調(diào)節(jié)、穩(wěn)定泵出口油壓；PCV2507為FISHER公司生產(chǎn)的帶指揮器、閥后取壓的自力式調(diào)節(jié)閥，型號(hào)為92W，位于油過(guò)濾器后的潤(rùn)滑油路上，主要用于調(diào)節(jié)、穩(wěn)定潤(rùn)滑油總管壓力。PCV2509為FISHER公司生產(chǎn)的帶指揮器且閥后取壓的自力式調(diào)節(jié)閥，型號(hào)92W，位于油過(guò)濾器后的控制油路上，主要用于調(diào)節(jié)、穩(wěn)定控制油壓力。

三、自力式調(diào)節(jié)閥原理介紹

1.98HM型指揮器工作原理

如圖2所示，控制管路將欲調(diào)節(jié)油引至閥膜下方，欲調(diào)節(jié)油油壓P控作用在面積為S膜的閥膜上產(chǎn)生了力F控，F(xiàn)控與控制彈簧產(chǎn)生的彈簧力F彈相互作用，當(dāng)F控＞F彈時(shí)閥芯打開(kāi)，當(dāng)F控＜F彈時(shí)閥芯關(guān)閉。彈簧力F彈可以通過(guò)調(diào)節(jié)98HM彈簧上部頂絲調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)98HM指揮器的控制功能。

2.63EG-98HM自力式調(diào)節(jié)閥工作原理

如圖3所示，63EG-98HM自力式調(diào)節(jié)閥主要由63EG型主閥和98HM型指揮器組成。98HM型指揮器的控制管路與63EG型主閥的上游管路相連；98HM型指揮器的入口與63EG型主閥閥塞上腔相通；98HM型指揮器的出口與63EG型主閥的下游管路相連；63EG型主閥入口管路通過(guò)限流孔板與閥塞上腔相連。63EG型主閥閥塞上腔油壓在閥塞上產(chǎn)生的負(fù)載力F負(fù)載和主閥內(nèi)彈簧產(chǎn)生的彈簧力F主彈共同與主閥入口油壓在閥塞上產(chǎn)生的力F入相互作用，控制著63EG型主閥閥塞的開(kāi)閉。

圖1 機(jī)組油系統(tǒng)示意圖

63EG型主閥的入口油壓增大，使98HM型指揮器的控制管路內(nèi)的油壓也隨之增大，當(dāng)F控＞F彈，98HM型指揮器的閥芯打開(kāi)，將主閥閥塞上腔壓力釋放至主閥出口管路，直至F主彈+F負(fù)載＜F入時(shí)，主閥閥塞打開(kāi)，從而降低入口管路壓力；當(dāng)入口管路壓力下降至F控＜F彈時(shí)，98HM型指揮器的閥芯關(guān)閉，63EG主閥入口管路通過(guò)限流孔板向主閥閥芯上腔內(nèi)補(bǔ)壓，直至F主彈+F負(fù)載＞F入主閥閥塞關(guān)閉。以上步驟不斷循環(huán)反復(fù)。最終實(shí)現(xiàn)了通過(guò)調(diào)節(jié)98HM型指揮器彈簧上部頂絲對(duì)上游管路的定壓、穩(wěn)壓功能。

四、原因分析

根據(jù)上述油路系統(tǒng)，63EG-98HM自力式調(diào)節(jié)閥工作原理等相關(guān)內(nèi)容，初步判斷油泵出口壓力波動(dòng)可能有2個(gè)原因。

（1）油路系統(tǒng)設(shè)計(jì)執(zhí)行API 614-2008中“每臺(tái)油泵應(yīng)滿足供給設(shè)備要求的正常流量加上正常流量的20%或40 L/min（取其中的較大者）”的相關(guān)規(guī)定。當(dāng)位號(hào)PCV2504的63EG-98HM型自力式調(diào)節(jié)閥失效，油泵出口冗余油液無(wú)法排回油箱。依螺桿油泵自身特性，冗余流量會(huì)使泵出口背壓增加。當(dāng)泵出口背壓增至油泵出口安全閥開(kāi)啟壓力時(shí)，安全閥起跳、泄壓；當(dāng)油壓降低至安全閥回座壓力后，安全閥又重新回座。如此反復(fù)，造成油泵出口壓力脈動(dòng)。該原因引起的油壓波動(dòng)范圍，近似于泵出口安全閥起跳壓力與回座壓力范圍區(qū)間。

（2）當(dāng)63EG-98HM型自力式調(diào)節(jié)閥中，主閥塞上腔補(bǔ)油線的限流孔板孔徑過(guò)小，會(huì)使主閥閥塞上腔補(bǔ)壓過(guò)慢，延長(zhǎng)主閥閥塞的關(guān)閉時(shí)間，從而使入口管路過(guò)度泄壓，造成油泵出口壓力的波動(dòng)。該原因會(huì)使油壓在油路設(shè)定壓力及其下方范圍內(nèi)脈動(dòng)。

圖2 98HM型指揮器工作原理圖

五、本次故障中油泵出口壓力波動(dòng)原因

（1）本次故障中，油泵出口壓力在 1.2～1.65MPa范圍內(nèi)大幅脈動(dòng)。油泵出口安全閥的起跳壓力和回座壓力分別為1.67 MPa和1.42 MPa。此故障現(xiàn)象與63EG-98HM型自力式調(diào)節(jié)閥失效產(chǎn)生的油壓脈動(dòng)現(xiàn)象基本吻合。

圖3 63EG-98HM工作原理圖

（2）依據(jù)63EG-98HM型自力式調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)原理，不難發(fā)現(xiàn)98HM型指揮器的控制油管路是一條從主閥入口到指揮器閥膜下方的封閉管路。管線中的控制油在自力式調(diào)節(jié)閥正常投用過(guò)程中，基本靜止而不流動(dòng)。環(huán)境溫度等因素易影響控制油的導(dǎo)壓能力，從而影響63EG-98HM型自力式調(diào)節(jié)閥的正常工作。

圖4 63EG-98HM型自力式調(diào)節(jié)閥

圖5 控制油管路U形氣袋

（3）《SH/T 3521-2007石油化工儀表工程施工技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：測(cè)量液體壓力時(shí)，取壓點(diǎn)應(yīng)在工藝管道的下半部與工藝管道的水平中心線成0°～45°夾角的范圍內(nèi)；管線布置應(yīng)有利于氣體排出，管線高點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排氣口；不宜在管線中出現(xiàn)氣袋。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指揮器控制油管路進(jìn)行檢查，我們發(fā)現(xiàn)其在入口的取壓點(diǎn)在管線的頂部；且有一個(gè)U形氣袋；管路中也并沒(méi)有設(shè)置排氣口（圖4，圖5）?？刂朴凸苈返倪@種配管方式很容易在管路高點(diǎn)U形氣袋處形成氣阻，致使主閥入口壓力無(wú)法傳至指揮器，從而導(dǎo)致63EG-98HM型自力式調(diào)節(jié)閥失效。

（4）啟動(dòng)油泵前，油路系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)放凈“油運(yùn)”用油，加注機(jī)組正式用油的操作。這一過(guò)程使得油管路中帶有大量空氣。加之控制油管路的上述設(shè)計(jì)缺陷，最終造成了本次故障。

六、結(jié)論

（1）98HM型指揮器的控制油管路為封閉管路，其中的控制油在管線內(nèi)靜止不流動(dòng)。機(jī)組油站使用的是L-TSA46汽輪機(jī)油，傾點(diǎn)為-7℃。當(dāng)外界環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)，該管路內(nèi)的控制油容易凝固、喪失導(dǎo)壓能力，從而使自立式調(diào)節(jié)閥失效。因此，在使用63EG-98HM型自力式調(diào)節(jié)閥一定要注意控制油管路的保溫。

（2）自立式調(diào)節(jié)閥的導(dǎo)壓管，均應(yīng)按照《SH/T 3521-2007石油化工儀表工程施工技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行安裝施工，避免因?yàn)閷?dǎo)壓管布置不合理而造成管路氣阻，使自立式調(diào)節(jié)閥失效。

（3）機(jī)組油路系統(tǒng)在進(jìn)行清理、置換等施工后，油管路中可能會(huì)夾帶有空氣。在投用油路系統(tǒng)前，應(yīng)對(duì)自力式調(diào)壓閥的導(dǎo)壓管進(jìn)行檢查、排氣。