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(中国石油 独山子石化公司， 新疆 独山子 833699)

技术应用

乙烯压缩机异种润滑油在线置换应用

黄佰朋，陆军，陈刚，王晨宇，王磊

(中国石油 独山子石化公司， 新疆 独山子 833699)

润滑油是设备运转的血液，科学的润滑管理可以改善设备运行状态、减少设备故障、延长设备运行寿命。一般情况下，润滑油都是按照“五定、三过滤”的原则进行设备停机换油，特殊情况下也采用同种油品在线换油，但几乎不选择异种油品的在线置换。独山子石化乙烯压缩机成功使用异种润滑油在线置换，解决了轴瓦高温波动问题，避免了机组停工。与传统停机换油方法相比较，此方法的经济性较好，可为相同工况的类似问题提供借鉴。

乙烯压缩机； 异种润滑油； 在线置换

2015年，独山子石化公司乙烯压缩机按计划停机四年一修更换驱动端径向轴瓦和润滑油，开机后轴瓦温度由停机前83 ℃变为114 ℃，运行半年后开始频繁大幅度波动，最高达128 ℃(原设计联锁温度值125 ℃，临时应急修改为130 ℃)。初步判断其原因是乙烯压缩机轴瓦安装间隙偏靠标准下限而引起了温度升高，润滑油用油等级偏低导致轴瓦润滑不良又造成轴温波动。因此，急需更换高品质润滑油改善机组润滑。该机组一旦停机将引发下游装置停工减产，生产损失巨大。

为避免此次乙烯压缩机的停机，从多方考虑后决定放弃传统停机换油的方法，通过科学的手段评定异种油品的混合相容性后再采用异种油品在线置换的新方法，文中对此进行了简单介绍。

1 乙烯压缩机简介

乙烯压缩机采用闭式制冷系统，通过气体压缩和节流效应提供-101 ℃、-75 ℃、-65 ℃的乙烯冷剂，以满足下游低温冷量的需求。此乙烯压缩机由国外某知名工厂生产，结构形式为水平剖分单缸三段离心式，驱动方式为蒸汽透平驱动，径向轴承为五油楔可倾式轴瓦。

润滑系统采用独立油泵循环供油强制润滑，油箱体积11 000 L，注油压力0.25 MPa(g)，注油温度45 ℃，注油量770 L/min。该机组自2002年投产，每4 a进行一次停机检修，同时更换润滑油并彻底清理油箱，运行情况一直比较稳定。

2 轴瓦高温波动原因分析

乙烯压缩机轴瓦高温波动，可能由仪表设备、工艺操作、轴瓦安装和润滑等方面引起。针对此次升温，首先分别对仪表一次元件、二次回路和机组运行压力、温度、流量进行检查，均正常，快速排除了仪表设备假显示和工艺操作波动的因素，随后对轴瓦安装质量和润滑油品进行重点分析与排查。

2.1轴瓦安装质量

2015年，乙烯压缩机检修期间更换驱动端径向轴瓦，旧轴瓦安装间隙0.17 mm，新轴瓦安装间隙0.145 mm，压缩机制造商提供的轴瓦间隙标准数值为0.12～0.18 mm。因此，此次更换的新轴瓦安装数据偏靠标准下限但在允许范围内。安装间隙变小可能是检修前后轴瓦温度由83 ℃升高为114 ℃的主要原因，但开机时轴瓦温度趋于稳定，并未发生异常波动。

2.2润滑油质量

自2002年，乙烯压缩机一直使用的是昆仑L-TSA46抗氧防锈汽轮机油，产品标准为GB 11120—89《汽轮机油》[1]。

2011年，昆仑润滑油产品标准修订为GB 11120—2011《涡轮机油》[2]，取消TSA合格品等级并将原一级品和优级品升级为B级品和A级品。经核查，2015年检修期间乙烯压缩机更换的润滑油为昆仑L-TSA46(B级)，产品标准GB 11120—2011《涡轮机油》，压缩机现场取样分析基本满足产品指标，但外观检查含大量汽泡且静置10 min后大部分仍未消退，见图1。

图1 置换前压缩机现场油样

昆仑L-TSA46(B级)抗氧防锈汽轮机油属于昆仑通用汽轮机油的基础产品，是I类矿物基础油，以深度精制的石油润滑油馏分为基础油，加入抗氧防锈添加剂制成，最高适用温度90 ℃，具备基本的黏度指数、抗泡沫性、空气释放性以及氧化安定性，可以满足乙烯压缩机正常工况下的运行需要。

根据试验统计，一般润滑油在50～60 ℃时氧化速度就明显增加，油温每升高10 ℃，氧化速率约增加1倍[3]。2015年压缩机检修后开机轴瓦温度已超过100 ℃，此时TSA46(B级)润滑油的稳定性大幅下降，油品氧化加速并生成大量气泡，导致轴瓦处的油膜厚度不均匀，设备运转中易出现瞬时润滑不良，是轴瓦温度频繁波动的主要原因。

综上所述，轴瓦安装间隙变小和润滑油选型偏低是造成此次压缩机轴瓦高温波动的原因。

3 改造方案

3.1润滑油品重新选型

鉴于乙烯压缩机驱动端轴瓦高温波动的运行现状，当务之急是尽快更换一种高性能、高品质润滑油改善机组润滑。经过比较及调研昆仑润滑油在产牌号在中石油内部其他单位乙烯压缩机上的用油情况，确定了改用昆仑KTL46长寿命汽轮机油。KTL46是昆仑Ⅱ类矿物基础油，通过了西门子和阿尔斯通的认证，最高适用温度120 ℃，具有优异的黏度指数、抗泡沫性、空气释放性以及氧化安定性，具体性能参数见表1。

3.2润滑油更换方案分析

3.2.1传统停机换油

乙烯压缩机停机换油至少60 h，可以彻底用新油置换旧油，保证润滑油的纯度和清洁度，确保设备运行本质安全。但乙烯压缩机一旦停机将造成乙烯、丙烯、氢气、碳四及粗汽油等产品中断，并引发下游装置停工或降负荷，生产利润损失近1 500万元，同时机组开机过程中也存在一些不可预测的风险，例如密封泄漏、阀门失灵、仪表逻辑等问题。

表1 TSA46(B级)与KTL46典型指标对比

3.2.2在线置换

在线换油可以不停机进行，大约需要1.5～2.0倍新油逐步置换旧油，不影响乙烯压缩机运行，保证连续生产。

虽然昆仑KTL-46和TSA46(B级)润滑油同为矿物基础油，但不同牌号的润滑油配方不同，相互混合可能存在反应生成新的沉淀物，可能导致更严重的设备故障。如果通过科学的手段评定两种油品混合时可以完全相容，就能够大幅度降低在线置换的风险。

3.2.3润滑油更换方案确定

独山子石化公司正处于高产时期，乙烯压缩机保持高负荷运行，此时停机换油无疑给企业生产带来很大的冲击。经全面考虑，决定对乙烯压缩机润滑油在线置换，实施前充分论证，采用科学的评价方法最大限度模拟两种油品在实际工况下的混合情况，判定完全相容方能在线置换。

参考ASTM D7155-11《涡轮机润滑油相容性评价标准》[4]，按照Q/SY RH4051—2015《汽轮机油混油试验操作规范》[5]进行昆仑润滑油KTL46与TSA46(B级)的混合相容性试验，模拟置换过程中以1∶9、1∶1、9∶1这3种新旧油体积比例的混合油样来评价相容性。

试验结果表明，3种不同体积比例的油样均呈现均匀透明不分层且无沉淀物，运动黏度、酸值、液相锈蚀、泡沫性、抗乳化性和旋转氧弹等重要性能检测全部合格。因此，判定两种油品有较好的相容性，昆仑KTL46可以在线替换L-TSA46(B级)。

4 润滑油在线置换

4.1方案

乙烯压缩机油箱体积为11 000 L，初步使用至少1.5倍装机用油量约18 000 L逐步在线置换，控制好低限液位和高限液位，采用高液位倒油、低液位加油的方法，每天置换一次约1 600 L，计划12 d完成置换。

4.2预期效果

在线置换完成后，新油体积比例超过80%，轴瓦温度稳定在110 ℃以下，黏度指数达到110，抗泡沫性、空气释放性以及氧化安定性等性能相应提升。

4.3注意事项

(1)按照油箱布局和循环油量控制好低限和高限液位，合理计划每次置换量。液位过低可能影响压缩机润滑情况，液位过高则造成润滑油的浪费，达不到预期置换比例。

(2) 控制好加油速度。每加注400 L暂停操作，观察压缩机的轴瓦温度、振动、位移变化以及润滑系统的温度、压力、油滤器压差参数，稳定后继续加注。尤其是换油初期，应根据实际情况及时调整换油速度。

(3)新油温度较低，加注时润滑油黏度会暂时升高，注意观察油滤器压差变化，一旦上升则应立即停止操作，观察是否需要切换油滤器。

(4)每次新油加注完毕后，新旧油充分混合运行，4 h后再进行倒油。

(5) 做好在线换油的风险评估和应急预案，充分考虑压缩机运行和润滑系统波动、轴瓦温度上升以及压缩机停车等各种突发情况。

(6) 置换前、置换50%和置换后分别取油分析，便于在线置换的后期数据分析。

4.4置换效果验证

历 经12个工作日，乙烯压缩机使用昆仑KTL46在线置换L-TSA46(B级)共计18 000 L，新油比例达到84%左右，乙烯压缩机径向轴瓦温度下降9 ℃，趋势稳定在105 ℃，未发生异常波动。置换前、置换50%、置换后的3次润滑油样的黏度指数[6]、运动黏度[7]、抗泡沫性[8]、空气释放性[9]、旋转氧弹[10]等主要性能指标分析见表2。

表2 置换前后润滑油典型指标对比

通过表2分析可得,置换后润滑油的黏度指数由92升高至112，100 ℃时运动黏度相应升高0.464 mm2/s，增加了油膜厚度，改善了润滑质量。润滑油的泡沫生成倾向性呈下降趋势，泡沫稳定性均为0，置换前24.5 ℃、93.5 ℃和置换后24.5 ℃均保持一致，说明润滑油在高温下同样保持良好的抗泡沫性能。润滑油的空气释放性提高了2 min，现场取样外观检查仅含少量气泡且静置10 min后大部分已消退(图2)，大幅度缓解了油中气泡现象。润滑油的旋转氧弹试验从334 min升高到720 min，说明润滑油的氧化安定性有本质的提高，润滑油可以长时间保持高性能、高品质，满足乙烯压缩机四年一修的生产需要。

图2 置换后压缩机现场油样

5 结语

异种油品的在线置换在独山子石化公司尚属首例，此次在乙烯压缩机的科学应用达到了预期效果，不但有效改善了压缩机的润滑状况，避免了压缩机的停机，保证了设备的“安、稳、长”运行，而且取得了良好的经济效益[11-15]。

润滑管理是一项系统工程，贯穿于设备管理的全生命周期，是提高企业经济效益的重要途径，也是现代化企业设备管理的重要组成部分，润滑问题刻不容缓，希望文中所述能为类似的设备运行问题提供一些参考和帮助。

[1] GB 11120—89，汽轮机油[S].

(GB 11120—89，Turbine Oil [S].)

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(GB 11120—2011，Turbine Oil [S].)

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(GB/T 12579—2002 ，Determination of Foaming Characteristics of Lubricating Oils[S].)

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(许编)

HeterogeneousOilChangedonEthyleneCompressorinNon-stopCondition

HUANGBai-peng,LUJun,CHENGang,WANGChen-yu,WANGLei

(Dushanzi Petrochemical Company of CNPC, Dushanzi 833699, China)

Lubricating oil is the blood of running equipment. Scientific management can improve equipment status, reduce equipment failure and extend the life of the equipment. Generally lubricating oil should be changed in stop condition according to the principle of “five settings and three-time filtration” and same lubricating oil could also be changed in non-stop condition under special circumstances, but heterogeneous oil hardly be changed in non-stop condition. Heterogeneous oil has been changed in non-stop condition on ethylene compressor of Dushanzi Petrochemical Company. Not only the problem of the high temperature and temperature fluctuation of bearing was solved, but also the unit shutdown was avoided. In this method economic benefit is remarkable, compared with the traditional oil changed in stop condition, could provide some advice and reference for this similar question.

ethylene compressor; heterogeneous oil; non-stop condition changed

TQ050.7； TE969

B

10.3969/j.issn.1000-7466.2017.01.012

1000-7466(2017)01-0062-05

2016-08-26

黄佰朋(1983-)，男，山东菏泽人，工程师，学士，从事石化设备的技术管理工作。