【壓縮機(jī)網(wǎng)】石腦油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)C-2001A/B機(jī)組為固定水冷、一級(jí)、對(duì)稱平衡型無(wú)油潤(rùn)滑往復(fù)活塞式壓縮機(jī)，由同步電動(dòng)機(jī)、機(jī)身、氣缸曲柄軸、十字頭銷、十字體、活塞桿等零部件組成，由直接裝在主軸上的同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

 

　　循環(huán)氫壓縮機(jī)C-2001A/B機(jī)組規(guī)格型號(hào)為DW-11/15-25，額度流量為11.0Nm3/min，額度吸氣壓力為1.5MPa，額度排氣壓力為2.5MPa，其作用為石腦油加氫裝置反應(yīng)系統(tǒng)用的循環(huán)氫增壓循環(huán)，一備一用。
 

 

機(jī)組運(yùn)行狀況及故障統(tǒng)計(jì)

 

　　石腦油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)C-2001A/B自2016年5月15日投運(yùn)以來(lái)，機(jī)組多次發(fā)生排氣溫度高故障，導(dǎo)致機(jī)組頻繁切換和維修頻次高，操作人員和檢維修人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響裝置的長(zhǎng)周期、安全平穩(wěn)運(yùn)行。
 

 

　　從上表2分析可以看出，在近2年多的裝置生產(chǎn)過(guò)程中，循環(huán)氫壓縮機(jī)共發(fā)生故障10臺(tái)次，都與機(jī)組排氣溫度高報(bào)警故障有關(guān)，造成2臺(tái)機(jī)組頻繁切換運(yùn)行。

 

機(jī)組排氣溫度高原因分析

 

　　現(xiàn)以某司石腦油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)出現(xiàn)的幾起排氣溫度高案例為例，分析循環(huán)氫壓縮機(jī)排氣溫度高故障原因。

 

　　案例一：操作系統(tǒng)工況波動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)組壓縮比增大，排氣溫度快速上升，報(bào)警故障。

 

　　(1) 事件描述

 

　　2017年8月15日15:25，加氫反應(yīng)器R-2001壓差大，催化劑結(jié)焦堵塞，造成循環(huán)氫壓縮機(jī)C-2001A/B出口至反應(yīng)器入口管路憋壓，壓縮機(jī)出口壓力升高，而反應(yīng)器出口到循環(huán)氫壓縮機(jī)C-2001A/B入口管路因反應(yīng)器床層結(jié)焦堵塞，循環(huán)氫量極致降低。雖然系統(tǒng)有新氫補(bǔ)氫，但短期還是造成壓縮機(jī)入口壓力降低。其中壓縮機(jī)出口壓力不斷上升超過(guò)2.75MPa（高報(bào)警設(shè)計(jì)值2.75MPa，安全閥整定壓力2.75MPa），導(dǎo)致安全閥起跳。入口壓力降到1.1MPa左右，小于低報(bào)警設(shè)計(jì)值1.35MPa，機(jī)組排氣溫度升高特別快，排氣溫度高報(bào)警，導(dǎo)致緊急停車處理。

 

　　(2) 原因分析

 

　　我們知道，往復(fù)式壓縮機(jī)的排氣溫度可按絕熱壓縮計(jì)算，吸入溫度越高，壓縮比越大，排氣溫度越高。氫壓機(jī)的輸送介質(zhì)來(lái)自于石腦油加氫裝置，因加氫反應(yīng)器R-2001催化劑結(jié)焦堵塞，造成循環(huán)氫壓縮機(jī)C-2001A/B出口管路憋壓，而壓縮機(jī)出口壓力由系統(tǒng)壓力決定，導(dǎo)致壓縮機(jī)出口壓力升高，達(dá)到2.7MPa（正常值2.3～2.5MPa，高報(bào)警設(shè)計(jì)值2.75MPa)。而循環(huán)氫量極致降低，造成壓縮機(jī)入口壓力降低，為1.1MPa（低報(bào)警設(shè)計(jì)值1.35MPa，正常值1.5MPa)。由式可知，壓縮比增大，排氣溫度升高。

 

　　案例二：氣閥故障，機(jī)組排氣溫度高報(bào)警，機(jī)組被迫停機(jī)處理。

 

　　(1) 事件描述

 

　　2016年8月20日15:30，中控主操巡檢發(fā)現(xiàn)循環(huán)氫壓縮機(jī)C-2001A機(jī)組左右氣缸排氣溫度高報(bào)警，左氣缸排氣溫度110 ℃、右氣缸排氣溫度109 ℃，且溫度趨勢(shì)不斷上升，排氣量也不斷降低。為了滿足生產(chǎn)需要及安全生產(chǎn)，z*后被迫停機(jī)切換備用機(jī)組。8月21日，機(jī)組置換合格后，達(dá)到檢修條件，生產(chǎn)移交，機(jī)修維保對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢修。

 

　　(2) 原因分析

 

　　從檢修的情況看，造成這次壓縮機(jī)排氣溫度高故障的主要原因是氣閥故障，氣閥泄漏或損壞串氣。主要表現(xiàn)為閥片、閥座上堆積較多的催化劑粉塵、油泥、積碳較多，導(dǎo)致氣閥閥片、彈簧腐蝕，閥片、彈簧斷裂嚴(yán)重，同時(shí)機(jī)組帶液，形成液擊，閥座液擊斷裂。從而導(dǎo)致氣閥故障致機(jī)組在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)排氣溫度高，排氣量降低。

 

　　因此，根據(jù)檢修的情況分析，結(jié)合機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行工況，造成循環(huán)氫壓縮機(jī)C-2001A氣閥故障原因具體主要有以下幾點(diǎn)：

 

　　1）裝置加工高硫油，循環(huán)氫中H2S含量高（在裝置生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)循環(huán)氫定期取樣分析，循環(huán)氫H2S含量在10000-15000ppm），循環(huán)氫高濃度的H2S加速氣閥彈簧、閥片腐蝕斷裂。對(duì)氣閥進(jìn)行拆檢發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣閥彈簧斷裂、閥體內(nèi)積累較多雜質(zhì)、閥片斷裂等。

 

　　2）循環(huán)氫中攜帶的催化劑粉塵較多。催化劑粉塵會(huì)積聚在氣閥閥片、閥座上形成油泥、積碳，堵塞氣閥的流通面積，影響閥片的啟閉，閥片彈簧受力不均，長(zhǎng)期處在較高的交變應(yīng)力工況下工作，容易造成閥片、彈簧斷裂。

 

　　3)介質(zhì)循環(huán)氫氣中夾帶液體組分。生產(chǎn)上循環(huán)氫氣雖然經(jīng)過(guò)循環(huán)氫分液罐進(jìn)行分離，但仍帶有少量較輕的液體組分，同時(shí)生產(chǎn)上的操作波動(dòng)將會(huì)使液體組分進(jìn)一步增加。從而使壓縮機(jī)吸入的氫氣帶液，對(duì)氣缸及氣閥產(chǎn)生液擊。機(jī)組在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中帶液運(yùn)行，形成液擊，極易造成氣閥閥片、彈簧、閥座損壞或斷裂，導(dǎo)致氣閥故障，同時(shí)因液體難壓縮，機(jī)組帶液運(yùn)行存在嚴(yán)重的安全隱患。

 

　　4)彈簧因質(zhì)量問(wèn)題或疲勞斷裂，平衡力不均，氣閥彈簧損壞會(huì)引起氣閥閥片斷裂，其后果又進(jìn)一步加速閥座的損壞。

 

　　5）進(jìn)口過(guò)濾器濾網(wǎng)脫落，輸送介質(zhì)不凈。輸送介質(zhì)含有粉塵、油泥等，在氣閥表面，特別是氣閥閥片及閥座密封面形成結(jié)焦，易造成密封面的腐蝕和刮痕損壞，導(dǎo)致氣閥被卡住或墊住，造成氣閥泄漏，很容易造成氣閥和彈簧斷裂，及閥座損壞。

 

活塞式壓縮機(jī)排氣溫度高原因

 

　　根據(jù)對(duì)循環(huán)氫壓縮機(jī)機(jī)組近2年來(lái)生產(chǎn)運(yùn)行故障原因分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢修情況看，導(dǎo)致往復(fù)活塞式壓縮機(jī)排氣溫度高的原因主要集中在以下幾點(diǎn)：

 

　?。?）操作系統(tǒng)工況波動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)組壓縮比增大，排氣溫度升高。

 

　　當(dāng)進(jìn)氣壓力過(guò)低或排氣壓力過(guò)高時(shí)，壓比增大，會(huì)導(dǎo)致排氣溫度升高。當(dāng)進(jìn)氣溫度過(guò)高時(shí)，排氣溫度亦會(huì)升高。壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)因?yàn)閴嚎s機(jī)上游或下游其它裝置原因或工藝原因?qū)е聣嚎s機(jī)進(jìn)氣、排氣的壓力異常，從而導(dǎo)致排氣溫度升高。而當(dāng)壓縮機(jī)上游或級(jí)間冷卻器冷卻效果不佳時(shí)，會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度過(guò)高，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度升高。

 

　?。?）氣閥泄漏串氣，導(dǎo)致機(jī)組排氣溫度升高。

 

　　工況介質(zhì)催化劑粉塵多，在氣閥上積聚油泥、積碳，導(dǎo)致氣閥閥片、彈簧腐蝕、磨損、斷裂；機(jī)組帶液，氣閥閥座液擊斷裂，閥泄漏串氣，導(dǎo)致機(jī)組排氣溫度升高。如排氣閥出現(xiàn)泄漏，在吸入過(guò)程中，處于氣缸排氣腔的高溫氣體會(huì)通過(guò)排氣閥吸入到氣缸中，導(dǎo)致氣缸內(nèi)吸氣側(cè)溫度升高。當(dāng)壓縮過(guò)程中，被吸入氣缸的高溫氣體被再次壓縮，在壓縮機(jī)數(shù)次工作循環(huán)過(guò)程中，有一部分氣體被循環(huán)多次壓縮，使之溫度累積上升。如下一級(jí)吸氣閥出現(xiàn)泄漏，將導(dǎo)致下一級(jí)吸氣量減少而導(dǎo)致本級(jí)排氣壓力升高，壓比變大，排氣溫度升高。同時(shí)氣閥片與閥座密封不良或損壞時(shí)，氣閥也存在泄漏，同樣會(huì)造成排氣溫度異常升高。

 

　?。?）活塞環(huán)磨損或氣缸壁磨損泄漏。

 

　　活塞環(huán)是密封氣缸鏡面和活塞間縫隙用的零件，同時(shí)還起布油和導(dǎo)熱的作用。如果活塞環(huán)磨損過(guò)大，活塞環(huán)泄漏、失效，在壓縮過(guò)程中，高壓側(cè)的高溫氣體泄漏至低壓側(cè)，導(dǎo)致氣缸內(nèi)吸氣側(cè)溫度升高。當(dāng)活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，原吸氣側(cè)的氣體被再次壓縮，而高壓側(cè)的高溫氣體又再次泄漏至低壓側(cè)，在活塞數(shù)次工作循環(huán)過(guò)程中，排氣溫度將會(huì)累積上漏。
 

 

　?。?）氣缸及冷卻器等冷卻系統(tǒng)冷卻效果差。

 

　　氣缸通水冷卻其主要目的是使用冷卻水帶走活塞環(huán)、支撐環(huán)與氣缸壁之間產(chǎn)生的摩擦熱，當(dāng)氣缸夾套、中間冷卻器和冷卻水管路積垢堵塞嚴(yán)重，如圖，冷卻水流通不暢，降低了傳熱效果，產(chǎn)生的摩擦熱將影響缸內(nèi)的吸、排氣溫度，導(dǎo)致排氣溫度異常升高。

 

解決措施

 

　　針對(duì)循環(huán)氫壓縮機(jī)C-2001A/B在生產(chǎn)運(yùn)行期間存在的問(wèn)題，及對(duì)這些故障原因進(jìn)行的分析，對(duì)往復(fù)活塞式壓縮機(jī)排氣溫度高故障，我們應(yīng)該采取以下解決措施。

 

　　（1）應(yīng)該加強(qiáng)生產(chǎn)工藝工況的操作和管理，做到平穩(wěn)、安全操作，防止因工況的波動(dòng)，導(dǎo)致壓縮機(jī)組進(jìn)出口壓力、溫度等工藝條件的變化，造成壓縮機(jī)壓縮比增大，機(jī)組排氣溫度升高。

 

　?。?）針對(duì)現(xiàn)工況循環(huán)氫含H2S高腐蝕的問(wèn)題，對(duì)原來(lái)的氣閥進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采用耐H2S腐蝕的PEEK氣閥，對(duì)氣閥（含閥片、閥座、彈簧）進(jìn)行材質(zhì)升級(jí)，選擇耐H2S腐蝕的材質(zhì)。閥片材質(zhì)升級(jí)選用PEEK；氣閥彈簧材質(zhì)選用17-7PH進(jìn)口鋼絲；為了能使整套氣閥抵抗H2S腐蝕，對(duì)閥蓋、閥座、彈簧、墊片等部件采取表面非晶態(tài)處理措施，噴涂耐高溫的防腐涂層，如表所示。

 

　　（3）對(duì)機(jī)組帶液和粉塵問(wèn)題，在循環(huán)氫分液罐增加絲網(wǎng)除沫氣，在壓縮機(jī)吸入管路上增加一臺(tái)旋風(fēng)分離器。對(duì)循環(huán)氫中攜帶的少量液體、催化劑粉塵進(jìn)一步分離，減少循環(huán)氫中的液體夾帶和催化劑粉塵，改善氣閥工況。同時(shí)打開(kāi)進(jìn)口過(guò)濾器檢查，更換損壞的過(guò)濾器濾芯，并選用耐H2S腐蝕的材質(zhì)，選擇不銹鋼316。要定期檢查機(jī)組進(jìn)口管線Y型過(guò)濾器濾芯濾網(wǎng)是否腐蝕脫落，過(guò)濾器是否堵塞，進(jìn)行清理。

 

　　（4）要定期對(duì)機(jī)組冷卻器、氣缸夾套和冷卻水管路系統(tǒng)進(jìn)行清洗，確保冷卻水系統(tǒng)的暢通，提高冷卻器、氣缸夾套的換熱效果。做好循環(huán)水系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，控制調(diào)節(jié)循環(huán)水溫度不超過(guò)21～22℃，循環(huán)水壓力不低于0.38MPa。確保冷卻水系統(tǒng)的暢通。同時(shí)定期檢查機(jī)組進(jìn)口管線Y型過(guò)濾器濾芯濾網(wǎng)是否腐蝕脫落，過(guò)濾器是否堵塞，進(jìn)行清理。

 

　?。?）壓縮機(jī)在大修和裝置檢修后，要嚴(yán)格按規(guī)程對(duì)所屬管線逐條進(jìn)行吹掃、置換。在進(jìn)行機(jī)組檢修時(shí)，要嚴(yán)格按照《SHS 01020-2004活塞式壓縮機(jī)維護(hù)檢修規(guī)程》進(jìn)行檢修和驗(yàn)收，把控好檢修質(zhì)量。

 

　　（6）加強(qiáng)機(jī)組的管理工作，做好機(jī)組的日常維護(hù)保養(yǎng)和定期維護(hù)保養(yǎng)工作，成立公司級(jí)的大型機(jī)組的特護(hù)工作，崗位操作人員要嚴(yán)格按照設(shè)備安全操作規(guī)程操作。