关键词：CO2压缩机 高压缸 齿轮箱 高速动平衡
1实施背景
兖矿新疆煤化工有限公司尿素装置的CO2压缩机组为离心透平式压缩机，其驱动机为凝汽式汽轮机。机组型号为2MCL607+2BCL356/A，机组代号为H1234,机组为背靠背、7级压缩、水平剖分结构，压缩机压力等级较高，额定出口压力为14.7（A）MPa,额定转速为8465/12266转，额定功率为7643KW。
2012年11月21日投料开车，运转期间发现齿轮箱、高压缸有以下温度点超标：
高压缸：TISA81044 120℃ TISA81046 81℃；
齿轮箱：TISA81051 103℃ TISA81055 98℃ TISA81056 92℃；
2013年2月23日，压缩机进行系统开车，开车过程中发现TISA 81044温度点较高，最高达到125℃（报警值为105℃，跳车值为115℃），沈鼓厂家3月初派人进行压缩机高压缸和变速箱拆检，按要求回装后问题后问题依然存在。同时在以后开车过程中频繁在一段出口冷却器位置出现气阻现象，一段出口冷却器增加了管道支架，但是并未消除此现象。
2013年10月份，转子进行高速动平衡试验，高压缸更换推力轴瓦，回装后进行开车，TISA81044最高温度仍然在105℃以上。
2014年4月24日，由于TISA81044经常处于125℃左右，并且VIA81007振动点处于70μm左右。并且随着机组运行时间的增加，振动值有上涨的趋势。经过两次对高压缸进行拆检，回装后TISA81044仍然达到125℃。至2014年7月10日，因高压缸振动值VIA81005涨至89μm，达到联锁跳车值，二氧化碳压缩机无法继续安全稳定运行。
机组运行期间，防喘振回流流量大，压缩机组实际运行在小流量区域，大量的回流消耗大量能源，容易导致机组运行不稳定。
2 原因分析
2014年7月份，针对二氧化碳压缩机高压缸主推瓦温度高、振动值大、低压缸入口压力低问题，公司成立技术攻关小组。通过攻技术关小组技术论证得出如下结论：
2.1 级间密封泄漏量大，导致压缩机效率下降、打气量下降；
2.2 段间平衡管为Φ32mm管道，但是到端盖处气孔缩小至Φ15mm，因端盖气孔限流造成平衡腔内憋压；
2.3 推力瓦进油孔设计不合理，不能形成均匀的油膜，在因上述两条原因导致的轴向推力大，造成瓦块部分有超温结碳现象。
2.4 CO2压缩机机组入口设计压力为0.039MPa（G），比较低，而净化输送至压缩机入口前压力为0.22MPa（G），因此压缩机入口压力必须经过减压放空等手段来降低净化工段送来的CO2压力，然后再经过压缩机压缩升至工艺所需压力，无形之中造成蒸汽等大量浪费，气体波动较大，压缩机的稳定操作难度增大。
3 研究制定改造方案
鉴于以上问题，该机组存在的问题已严重影响生产运行，负荷低，无法实现安全运行、效益运行现实促使我们，必须对该机组进行分析研究，做出可行的技改方案，加以实施。技术攻关小组成员召开了公关会议，通过认真分析总结，制定了如下处理措施并实施：
3.1 更换六级级间密封。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆密封结构端面增加导流槽；级间平衡盘密封由四瓣圆形密封更换为两瓣六面蜂窝密封，将更换前密封间隙由1mm调整至0.3mm，级间气封间隙调整至技术要求范围之内；驱动端轴端密封更换为梳齿密封并调整间隙至技术要求范围之内。
3.2 高压缸端盖平衡孔由Φ15扩至Φ32。使平衡气孔与平衡管匹配，防止因限流造成平衡腔内憋压，降低了残余推力。
3.3 主推力轴承更换为强制润滑的新型瓦块。
3.4 高压缸转子进行清理。通过检测检查转子弯曲度为0.015mm正常；检测转子轴磨损情况，检测结果在技术要求范围之内；转子返厂做高速动平衡试验，通过四次动平衡、三次切削叶轮，调整平衡量。
3.5 目前的低压缸转子减少一级叶轮，可入口压力提升至0.123MPa（G）,低压缸一段压缩比由4.6减至2.7，增加压缩机运行的稳定性和可靠性。每小时消耗蒸汽量约减少3t左右。
3.6 采取重新制作一套低压缸转子、对一、二级隔板进行改造，压缩机可比原设计增加打气量8%（对应尿素生产能力为1872吨/天），原转子作为备件。
4 实际应用效果
经过技术改造后，2014年7月30日二氧化碳压缩机进行试车，主推瓦温度由125℃降至78℃，振动值由89μm降至49μm,一段出口管道异常响声消失，截止2015年4月，压缩机目累计运行123天，最长周期运行57天，并且没有因为二氧化碳压缩机问题造成停车，与同期相比避免停车次数9次，减少机组检修9次，目前各项工艺指标良好，机组基本达到了安全、可靠、稳定运行。
5 效益分析
5.1 直接经济效益
5.1.1 将入口压力提升至0.123MPa（G）,低压缸一段压缩比由4.6减至2.7，每小时消耗蒸汽量约减少3t左右，按照吨蒸汽成本62.00元计算，每年可节省186万元。 提高机组生产能力，实现尿素日产1800吨的目标。机组一个检修周期约4天，按减少开停车次数9次，每天生产尿素产量1750吨、每吨尿素1600元计，共计实现销售收入1.008亿元。
5.1.2 改造后，按避免停车9次，每次尿素系统开停车费用（原料消耗）按100万元计算，节约资金900万元；推力轴承单价6万元，全套级间密封3万元，每次检修材料费用约9万元，人工费用2万元，施工费用按每次1万元计改造后。按减少检修9次计，共计节约资金约879万元。
5.2 间接经济效益和社会效益
5.2.1 间接经济效益：每天比改造前多产150吨，每年可多创造效益7920万元。
5.2.2 社会效益：尿素系统稳定运行是公司扭亏为盈的前提，二氧化碳压缩机作为尿素生产核心设备，是生产运行安全、稳定、长周期的基本保证。通过技术改造后，机组运行平稳、可靠，累计运行周期达到同行业中国内先进水平，并陆续有越南、内蒙古等同类型企业交流、学习，扩大了集团公司的知名度。，提高企业的竞争力，提升企业专业管理及技术水平，提高了设备技术人才市场竞争力。
6 结束语
经过技术改造后，CO2压缩机主推瓦温度由125℃降至78℃，振动值由89μm降至49μm，截止目前，没有因为CO2压缩机问题造成停车，与同期相比避免停车次数9次，减少机组检修9次，目前各项工艺指标良好，机组基本达到了安全、可靠、稳定、长周期运行，为同行业的压缩机组的运行提供了坚实的技术支持，值得大力推广。
参考文献：
[1]袁一主编. 化肥工业丛书—尿素 .化学工业出版社.北京.1997.
[2] 石油化学工业部化工设计院主编. 氮肥工艺设计手册—理化数据. 北京.石油化学工业出版社.1977.
[3]李和春主编.化工维修钳工. 化学工业出版社.北京.2012.10.
论文作者:杨建霞
论文发表刊物:《科技新时代》2018年3期
论文发表时间:2018/6/6
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