辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司 辽宁省阜新市 123000
摘要：原料气压缩机负荷、循环气量、系统压力、床层温度、循环水温度是影响压缩机排气温度的主要因素，必须严格规范操作，改善系统和压缩机系统的运行状况。气阀漏气、活塞环密封性不好、气缸润滑不良、气缸夹套内壁结垢、测温元件老化是原料气压缩机故障运行时常遇到的问题。必须客观全面地分析问题，加强设备润滑管理，经常对压缩机进行维护保养，保证换热效果，定期检查温度检测系统是否有异常。
关键词：循环氢压缩机；排气温度；故障；措施
一、原料气压缩机组有关情况介绍
该压缩机组用于化肥合成氨装置转化系统，其作用是将天然气进行压缩，为一段转化炉提供生产氢气的转化原料。原料气压缩机为多级离心式压缩机，一个缸体，一段压缩，其型号为BCL405，压缩机有5个叶轮，叶轮为一个方向排布，采用平衡管方式平衡其轴向力，其轴封采用串联式干气密封，汽轮机为中压冷凝式透平，其型号为SVKJPE5，由美国Elliott公司生产，机组有关参数如下。
1、机组有关参数
机组有关参数见表1。
2、压缩机主要工艺流程
原料气压缩机为一段压缩。来自末站的天然气压力1.866MPa（G），温度为25℃（夏季），进入压缩机被压缩至4.36MPa（G），温度为115℃左右，进入一段转化炉与水蒸气反应产生工艺所需的氢气。
为防止压缩机喘振，在工艺回路流程中设置了防喘振阀01FZI4130，在机组开车过程中，防喘振阀处于全开状态，当汽轮机达到最低工作转速8910r/min时，防喘振阀处于工作状态。防喘振阀可设置为自动或手动模式，可根据生产要求对防喘振阀开度大小进行调节。
机组停车有两种方式，一种为正常停车，另一种为紧急停车。正常停车程序为打开喘振阀，将汽轮机转速降至8910r/min，在操作屏幕上点停车按钮，汽轮机转速会快速下降至1000r/min，然后按紧急停车按钮。紧急停车指在汽轮机工作转速下，直接按紧急停车按钮而快速停机，此时防喘振阀处于紧急全开状态。在防喘振回路上设置了水冷却器，其作用是将压缩机循环流量的热量带走。其工艺流程图见图2。
图2 原料气压缩机PID流程图
二、压缩机回路高温事故介绍
2014年12月9日10点52分因循环水电泵A接线盒爆，两台循环水电泵停运，循环水断水，造成除一段炉外，其它化肥装置全部停车，为尽快恢复生产，原料气压缩机一直未停机，10点56分13秒内操在手动模式下打开喘振阀，使压缩机气量进行自循环，因压缩机循环回路温度高，11点33分38秒按正常停车程序停机组，11点44分18秒机组完全停止，在此过程中外操发现压缩机循环回路温度在不断上升，11点28分防喘振阀阀体温度已高到283℃，管线及压缩机壳体外表面已开始冒烟，而内操通过监屏，观察01TIA4139及01TI4138点最高温度为95.8℃，在正常指标内，未发现温度异常。机组运行情况见图3。
三、事故原因分析
1、循环回路温度高原因分析
将机组的运行参数及与机组有关的工艺参数从ITCC及DCS中调出得到表2对表2及图3进行分析，并结合操作人员对事故经过的描述，情况总结如下：
1）在正常工作时，压缩机防喘振阀开度为24.95%。从10：56：18秒喘振阀开始进一步打开，压缩机流量进入自循环状态，其开度为55.33%～80.57%。2）在高转速下，压缩机防喘振阀打开，其流量处于自循环状态的时间，即从10：56：18秒到11：38：17秒，持续的时间为42分钟。3）机组未进行紧急停车操作，而是按正常停车操作，于11：35：03秒手动停车，11：44：39秒完全停下来。4）压缩机进口温度从4.9℃逐渐上升到51.4℃。5）压缩机出口温度变化不大，在流量自循环过程中其温度最高为103.3℃，在指标120℃之内。6）外操反映压缩机流量循环回路的温度不停升高，管路外表面温度最高达到283℃。7）最终循环回路管线及压缩机外表面出现冒烟。8）10点52分循环水电泵A因接线盒爆，紧接着电网晃电，造成两台电泵停运，循环水断水。9）11点5分启动B泵，循环水压力为0.2MPa（G），12点29分C泵启动双泵运行，循环水正常，其压力为0.47MPa（G）。10）内操通过计算机操作屏幕监控01TIA4139及01TI4138测温点并未发现温度异常。
在压缩机流量处于自循环过程中，其产生的热量由防喘振冷却器带走，根据上述情况可以看出，10点52分到12点29分压缩机冷却器处于断水或水量不足的状况，压缩机产生热量无法及时带走，造成整个回路（包括压缩机本体）温度上升。
对于压缩机进、出口测温点01TI4138及01TIA4139，在操作屏幕画面上标注在A1及A2位置，而在实际流程中，其位置在B1和B2点见图2，其位置处于流量循环回路之外，且安装点远离回路，当压缩机流量打循环时，这两点温度不能反映压缩机的进、出口温度，所以监屏人员未发现01TIA4139及01TI4138点的温度异常。
3、汽轮机冲转失败原因分析
因该机组未设盘车器，所以事故出现后，对机组进行了两次直接试开，汽轮机调速阀开度分别达到了23%及31%，但汽轮机转速为零，汽轮机冲转失败，在正常情况下，调速阀开度达到31%时，汽轮机已达到正常工作转速10868r/min，说明压缩机内部出现了故障。在高温作用下，压缩机内部动、静部件有严重的粘连和卡涩现象。压缩机结构装配见图4。
经对图4分析认为，压缩机动、静部件粘连和卡涩可能由以下几方面造成：1）隔板变形造成叶轮与隔板摩擦，转子不动；2）盖板密封与叶轮摩擦造成转子不动；3）隔板密封与转子轴摩擦造成转子不动；4）干气密封动静环损坏造成转子不动；5）转子前、后轴封与轴摩擦造成转子不动。
图4 压缩机结构装配图
对于上述问题，均需对压缩机进行解体检查、确认。将转子两侧干气密封拆出后，干气密封完好，未发现异常，将前盖板拆除后，未发现前轴封粘连、卡涩及损坏。
在拆除两侧的径向、轴向推力轴承、压缩机侧联轴器鼓、干气密封及前盖板后，使用专用工具将转子内筒从前端拉出，当液压泵压力上升至20MPa时，内筒仅向外轴向移动了3.5mm，此时固定内筒螺栓丝扣已变形松动，为防止压缩机重要部件损坏，此法作罢，内筒未能拉出，分析认为其原因可能如下：
1）压缩机内的滚轮将外筒体内壁拉毛而卡涩；2）平衡盘密封损坏、卡涩；3）后轴封损坏而粘连、卡涩。
经决定拆除后盖板，采取后顶前拉的办法将内筒拉出，在用顶丝拆除后盖板时，发现后盖板也仅能移动3.5mm，说明平衡盘密封或后轴封存在粘连、卡涩，而滚轮将外筒体内壁拉毛而卡涩的推论基本上可以排除，因平衡盘密封或后轴封材质为铝合金，此处为薄弱环节，强行拆除不会损坏其它部件，同时平衡盘密封及后轴封备件齐全，所以对后盖板进行强行顶出，拆除后发现后轴封端面与平衡盘背帽端面融化粘连在一起，其情况见图5。
图5 端面粘连情况图
四、修理及对策
出现高温事故后，对压缩机进行解体，从外观上看，除了压缩机后轴封端面融化损坏及平衡盘梳齿条个别损坏外，其余部件完好，对此做出以下决定：1）对转子的弯曲度进行检查，其最大径向跳动量为0.02mm，设计值小于或等于0.03mm，转子符合要求，可以使用。2）对转子后轴封及平衡盘梳齿进行更换。3）对内筒体外表面O型圈进行更换；4）对转子平衡盘背帽端面粘连金属进行车削、清除。5）对于压缩机进、出口测温点01TI4138及01TIA4139，与设计院联系，择机将现有位置B1及B2改为A1及A2。6）增加A2点的温度报警值，设定值为140℃，以提醒用户，避免高温对压缩机造成损坏。7）因防喘振阀冷却器受高温作用，经试压检查，17根换热管存在泄漏，进行了堵管处理。
结束语
原料气压缩机负荷、循环气量、系统压力、床层温度、循环水温度是影响原料气压缩机排气温度的主要因素，必须严格规范操作，改善反应系统和压缩机系统的运行状况。
参考文献：
[1]张锡德.原料气压缩机温度高原因分析及处理[A].沈阳鼓风机研究所、《风机技术》杂志社、中国通用机械工业协会风机分会.中国国际风机学术论文摘要集[C].沈阳鼓风机研究所、《风机技术》杂志社、中国通用机械工业协会风机分会：，2015：1.
[2]丁国建.空气压缩机排气温度高常见故障分析及处理[J].化肥工业，2012，（01）：66-68.
[3]王超，蒋新颖，王云.聚乙烯回收气压缩机开车温度过高的分析与处理[J].化工机械，2011，（03）：373-374.
[4]杨丽珍.LGF160型螺杆压缩机排气温度高原因分析及处理措施[J].通用机械，2011，（05）：32-33.
论文作者:范羽
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/20
标签：压缩机论文; 温度论文; 转子论文; 机组论文; 汽轮机论文; 回路论文; 盖板论文; 《防护工程》2017年第16期论文;