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【权威视点】如何做好煤化工项目大机组试车工作

更新时间:2019-02-21






做好大机组试车工作是新建项目装置开车的关键。煤化工项目中离心式压缩机、往复式压缩机、蒸汽轮机、发电机、挤压造粒机、风机等大型机组往往处于工艺系统中的核心位置,而且大机组的开、停机操作复杂,需要工艺、设备、仪表、电气各专业协同配合才能顺利完成。本文总结近年新建煤化工项目大机组试车过程中出现的典型问题,从人员准备、技术准备、过程管理、试车组织等方面提出抓好大机组试车的有效措施,以确保煤化工项目大机组试车安全顺利完成。



煤化工项目大机组试车的重要性


大机组试车是新建项目试车工作的重中之重,其试车顺利与否决定着整个项目的试车进度。煤化工项目的大机组主要分布在热电、空分、煤气化、MTO、聚烯烃等装置上,这些大型机组很多都没有备用机组,为独苗关键设备,试车过程中,任一台大型机组试车出现问题,将导致所在装置投产计划滞后,进而影响到项目的整体试车工作,增加了试车成本,甚至造成项目巨额经济损失,不利于项目及时发挥投资效益。

如我国某大型煤制烯烃项目,总投资391亿元,各类大机组共69台,涵盖离心式、往复式、轴流式、螺杆式等各种类型。项目试车过程中,出现了空分、高压聚乙烯等多套装置大机组试车问题,严重影响了项目试车的总体进度。空分装置空压机试车不顺利造成透平转子和汽封损坏,导致试车进度拖后2个多月,制约了煤气化装置的试车进度;高压聚乙烯装置二次增压机由于法兰密封面加工缺陷导致气密长时间不合格,使试车进度拖后1个多月,每日经济效益损失超过百万元。大机组试车出现故障,将导致工艺装置试车进度停滞不前,若出现机组核心部件损坏,一般需要更换或返厂维修,不但经济代价高且维修周期长,为此,要高度重视大机组试车,将其放在整体试车工作的重要位置。




煤化工项目大机组试车存在的问题

近年来,煤化工项目大机组试车过程中,暴露出设计、制造、安装及配套电气仪表选型、质量缺陷、操作不熟练等问题,造成装置无法按计划试车。

1.煤化工项目大型机组设计问题

(1)空分机组透平转子、汽封损坏问题

某大型煤化工项目空分装置空压机蒸汽透平带增压机低速暖机阶段出现排汽温度升高,轴振动超标,联锁停机。停车后发现:前轴封下部磨损较严重,轴上疏齿有轴向变形;后轴上汽封偏空压机侧以及疏齿对应部位磨损较严重。经分析,确定机组在透平间隙设计、排气温度联锁设置以及联锁值更改等方面存在问题,造成排汽温度过高、透平转子卡死并局部损坏。

(2)锅炉给水泵性能未达到技术协议要求

某大型煤化工项目电动定速给水泵的必需汽蚀余量大于设计值,运行时泵易汽化,满足不了生产需求。通过增大泵诱导轮直径、扩大入口叶轮流通面积、车削叶轮外径、扩大泵出口流通面积等措施维持生产运行,但明显降低了机泵效率。

2.煤化工项目大型机组制造及监造问题

某大型煤化工项目管式高压聚乙烯装置由于二次增压机法兰密封面存在缺陷,在试车期间发生二次增压机工艺气气密长时间不合格。使用专业工具检测后发现气缸6个法兰密封面存在加工缺陷,导致气缸与管线无法有效密封、压缩机气密不合格。经分析,设备本身存在缺陷以及监造和出厂检查不充分是导致机组气密不合格的主要原因。

3.煤化工项目大型机组安装问题

(1)烯烃分离装置汽轮机猫爪顶起问题

某大型煤化工项目2套MTO装置汽轮机暖管及升速调整过程期间均发现汽轮机南侧猫爪被顶起。由于设计或安装原因,在热态时蒸汽管道热膨胀无法补偿或补偿量不够,导致管道热应力过大而顶起汽轮机,通过将南侧猫爪的垫片及簧片预紧力进行调整,抵消管线热应力,保证机组的正常运行。

(2)丙烯制冷压缩机与汽轮机底座偏移

某大型煤制氢项目丙烯制冷压缩机与汽轮机找正不到位,检查发现,主要是由于机组底座吊装过程中底座发生轻微变形、偏移,偏移量约0.05mm,导致机组安装时不同心,无法按时进行机组试运。安装人员通过增加定制垫片,多次调整后,机组对中合格,试运正常,该问题影响试车进度达22天。

4.配套辅助系统问题

(1)空分装置机组润滑油泵磨损

某大型煤化工项目在空压机组润滑油过滤器开盖检查过程中,发现6支滤芯上布满金属碎片。随即拆除清洗油系统管线、解体检查润滑油泵,发现2台润滑油泵均有一定程度的磨损,其主要磨损部位为螺杆边缘及外表面,其中备用泵磨损较为严重。经分析,原因为油泵壳体及螺杆存在制造缺陷,在运行中有小块脱落,随着油泵的运行磨损不断加剧,进而造成了油泵的损坏及整个油系统的污染。

(2)主、备风机轴承箱未开回油孔

某大型煤化工项目MTO装置主风机油运过程中,回油管视镜未见润滑油,拆开两端轴承箱检查发现轴承箱没有回油孔;备风机试车过程中,联轴器护罩的排气管大量、持续喷溅润滑油,同时排气侧轴瓦温度上升,现场被迫紧急停车,经拆检排气端轴承箱发现回油孔只有1个出厂前用电焊烧的孔。制造厂家用电焊在主风机每个轴承箱内各烧开2个回油孔,对备风机进行解体,将高压侧轴承箱回油孔进一步扩孔,同时对径向瓦油封片进行更换。

(3)液位变送器设计选型过程中专业之间沟通不够

某大型煤化工项目净化装置智能差压变送器在设计选型时只考虑了变送器的正常差压值以及正常工况下的工作压力值,没有考虑开车初期及非正常工况下的工作压力变化情况,导致压力变送器在开停车期间工艺波动过程中超出仪表最大工作压力(超量程),仪表显示报错,压缩机段间分液罐液位无显示。

(4)挤压造粒机组同步电动机烧损

某大型煤化工项目聚乙烯装置挤压造粒机组带料试车跳车后发现主电机轴瓦及励磁机通风孔处有烟雾飘出,气味类似电机绝缘烧焦。经检查发现电机的保护系统并未动作,检查电机转子线圈后发现有高温碳化现象。由于励磁控制系统过于简单、保护功能不全、启动联锁不完善以及选型配置设计未经过相关电气设计确认等原因,造成主电机持续了37s时间未得到有效保护,最终转子阻尼条及短路环连续过热,焊接处融化脱焊,靠近定子绕组处灼烧定子绕组绝缘,造成电机彻底损坏。

(5)CO2吸收塔进料泵缺陷问题

某在建煤化工项目甲醇装置CO2吸收塔进料泵开箱验收,发现泵体放空短节断裂脱落,后又发现8处短节存在未焊透缺陷,督促厂家及时予以返工消除了事故隐患。设计审查发现了空分机组油站与机组之间润滑油线设计材质为碳钢,不符合SEPD0113-2002《离心式压缩机配管设计规定》,要求施工单位进行整改。

5.大机组试车条件准备不充分

(1)系统吹扫不干净,过滤器堵塞,装置波动,压缩机频繁跳停

某煤化工项目裂解气压缩机采用蒸汽透平提供动力,在压缩机的每一段都设有吸入罐和排气冷却器,各台吸入罐中的凝液通过罐底泵输送至其他单元。由于系统吹扫不干净,维保单位拆开过滤器后发现运行泵及备用泵过滤器内均有大量黑色杂质, 物料流动过程中将杂质带入凝液泵入口过滤器内,导致凝液泵不上量,罐内凝液无法有效排出。压缩机四段吸入罐2次出现高液位联锁、一段吸入罐1次出现高液位联锁,导致裂解气压缩机联锁停机3次,影响了装置试车进度。对该问题处理完毕后,压缩机再次开车,运行正常。

(2)控制操作不熟练和经验不足问题

某烯烃装置试运行初期,全厂动力中心锅炉跳停,造成装置核心压缩机紧急停车,但由于生产操作人员对机组紧急停车操作步骤不熟练,压缩机一段与五段之间压差过大,发生压缩机转子倒转,导致6套干气密封全部损坏。由于干气密封备件不足,又进行紧急采购,干气密封到货安装调试后,才重新开车成功,使装置开车推迟43天。

(3)对试车介质条件和工艺控制参数科学量化不足

某项目循环氢压缩机试车密封损坏,分析原因认为循环氢压缩机组试车方案不完善,没有考虑到机组空气工况替代氢气工况运行对转数的科学量化,机组用重分子量空气替代氢气试车,整个机组都在超出设计值的高温下运行,导致转子热膨胀量过大,造成密封磨损及隔板变形,是一起运行事故。

6.机组现场保护缺失问题

某化肥分公司空气压缩机自装置改扩建后,由于工艺路线变更,机组3~4年基本处于停用状态,再次起动造成低压缸损坏。直接原因是机组长期闲置,期间未按正常充氮保护、保养,止推轴承及止推盘存在锈蚀现象,开车前也未重新打开检查清理,瓦块摆动不灵活,导致瓦块表面巴氏合金磨损,转子轴向移动,从而导致动静部分磨擦所致。



大机组试车应采取的措施

1.试车组织

建设单位要组织成立以设计、施工、监理、物资供应、生产及保运的大机组试车组织机构,配备工艺、设备、仪表、电气等专业技术人员,试车方案和试车条件要经过设计、施工、生产、制造厂、监理等单位联合审查确认。涉及外方人员配合的工作,要及早加强沟通协调,制定制造厂家技术人员到现场服务工作计划,确保界面有效衔接。大机组试车团队应根据现场需要组织召开月、周、日例会及专题研讨会,有效推动大机组的试车工作。

2.人员准备

要尽早选配有经验的管理和技术人员,进入到大机组试车小组中开展试车准备工作,并以试车为契机,发现、锻炼、培养技术骨干;采取集中培训、技术交流、外出学习等方式,提高管理、技术、操作等人员专业技能;组织大机组生产厂家技术人员对建设单位生产技术人员进行操作维护技能培训,重点组织干气密封、汽轮机原理、状态监测等专题培训,确保试车人员具备扎实的理论知识;应对操作人员进行试车方案、操作方法培训,经考试合格取得上岗证方可进行操作;组织大机组试车专家参与、把关试车工作。

3.技术准备

一是强化管理制度。借鉴同类装置试车及运行管理经验,充分考虑煤化工大机组特点,提前制定并下发《大型机组试车管理实施细则》、《大机组特级维护管理实施细则》等主要管理制度;对重点工作实施标准化管理,制定《大机组油冲洗工作实施导则》、《大机组灌浆专业实施导则》等专项管理制度,规范大机组试车的各项工作,为大机组试车打下制度管理基础。

二是做好技术资料编制审批工作。技术方案需要有现场工作经验的技术人员编制。应详细编制试车步骤、各关键步骤须达到的条件、检查确认项目等。技术方案一旦经过相关部门审核生效,各编制、审核单位应负相应责任。要按照试车时间节点有计划地编制单台大机组技术操作规程、联动试车方案计划表及联动试车方案。

三是要对大机组各项技术协议、外文资料进行收集汇总,翻译成册,对照协议进行设备验收,对照技术资料指导试车相关工作。

四是每周编制大机组试车简报,收集整理试车期间原始数据与照片,对存在问题进行分析,落实措施并立即实施,也为以后大机组试车提供第一手资料,避免同类问题再次发生。

4.物资准备

要提前提报试车所需润滑油(脂)、液压油、易损件及备品备件等物资,到货后要分析检验合格,同时注意各种物资保质期,防止过期变质。提前落实安全消防器材、通讯工具、检修工具、试车现场标牌、状态监测仪器等。根据设备维护及生产运行需要,讨论确定设备管理(技术)人员、班组操作人员常规工具配备标准并进行配置。

5.施工管理

建设单位应当根据国家相关法律法规、行业规范建立和完善企业自身规章制度,按照相关制度加强对机组设备安装质量管控。安装前要熟悉机组各技术资料,掌握机组特点;设备安装前确保现场具备运输、安装条件;确认好机组安装次序,明确机组安装基本要求及安装数据,提前对机组安装方案进行审查。

安装过程中建设单位生产人员要积极参与,检查安装质量。施工单位应抓收尾、保试车,按照设计和试车要求,合理组织力量,认真清理未完工程和工程尾项。建设单位应抓试车、促收尾,协调、衔接好收尾与试车进度,组织生产人员尽早进入现场,及时发现问题,以便尽快整改。大机组“三查四定”工作要尽早开展,涉及功能性项目,应充分研究,借鉴同类装置经验,提出整改意见,早发现、早整改。维保单位要第一时间参加“三查四定”工作,了解设备安装、调校、试运各个环节,尽快进入角色。

安装后要做好设备清洗、油运工作。化学清洗要确保被清洗金属表面清洁,基本上无残留氧化物和焊渣,无明显金属粗晶析出的过洗现象;要控制好金属腐蚀速度、腐蚀总量。设备清洗表面应形成良好的钝化保护膜,金属表面不出现二次浮锈,无点蚀,固定设备上的阀门等不应受到损伤。各阶段废液要处理达标后方可排放。

在油冲洗前,应将油系统中的设备、阀门、管道彻底检查并清理干净。油站油箱必须用面团清理干净,无可见杂质方能向油箱注油。油循环必须用压缩机厂家规定的润滑油。油箱在加入润滑油前已作检查,内部没有任何肉眼可见的污物;事先对制造厂携带的油管线、阀门、设备进行抽检。系统油循环检验合格后,拆除临时设施,装好流量、温度、压力等检测部件。并将各轴瓦拆出,检查是否有杂质,清洗后回装。要严格按照机组厂家油系统循环合格标准进行检查,确保不影响机组下一步试车工作。

6.试车条件准备

大机组等关键设备试车应具备以下条件:机组安装完毕,质量评定合格;系统管道耐压试验和冷换设备气密试验合格;工艺和蒸汽管道吹扫或清洗合格;动设备润滑油、密封油、控制油系统清洗合格;安全阀调试合格并已铅封;同试车相关的电气、仪表、计算机等调试联校合格;试车所需要的动力、仪表风、循环水、脱盐水及其它介质已到位;试车方案已批准,指挥、操作、保运人员已到位;测试仪表、工具、防护用品、记录表格等准备齐全;试车设备与其相连的系统已隔离开。试车区域已划定,有关人员凭证进入;试车需要的工程安装资料由施工单位整理完,可提供试车人员借阅;要确保安全防护及设施到位,通道畅通,针对试车过程中“人、机、物”的不安全状态,分别做好风险识别,制定大机组试车应急预案,绝对保证试车人员及设备安全;要提前办理大机组相关的特种设备注册取证手续,保证试车投用依法合规。

大机组试车涉及专业多、技术性强、试车过程协调组织工作量大,通过组织工艺、设备、仪表等专业人员早介入、深介入大机组技术交流、技术谈判、设备出厂验收、现场安装等过程,确保大机组系统配置合理及备品备件齐全,能够满足试车以及正常生产的要求;扎实做好技术资料准备和人员培训工作,建立强有力试车组织机构,统筹协调大机组试车各项工作,按照早试车、早暴露问题的原则积极开展大机组试车工作,及时发现问题,及时处理解决问题,确保大机组试车工作顺利开展,为新建项目按计划试车成功,并安稳运行打下坚实基础。


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