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    老司機案例分析循環(huán)氫壓縮機排氣溫度高,可以說(shuō)很到位

      【壓縮機網(wǎng)】石腦油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機C-2001A/B機組為固定水冷、一級、對稱(chēng)平衡型無(wú)油潤滑往復活塞式壓縮機,由同步電動(dòng)機、機身、氣缸曲柄軸、十字頭銷(xiāo)、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)機驅動(dòng)。
     
      循環(huán)氫壓縮機C-2001A/B機組規格型號為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系統用的循環(huán)氫增壓循環(huán),一備一用。
     
    老司機案例分析循環(huán)氫壓縮機排氣溫度高,可以說(shuō)很到位
     
    機組運行狀況及故障統計
     
      石腦油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機C-2001A/B自2016年5月15日投運以來(lái),機組多次發(fā)生排氣溫度高故障,導致機組頻繁切換和維修頻次高,操作人員和檢維修人員勞動(dòng)強度大,嚴重影響裝置的長(cháng)周期、安全平穩運行。
     
    老司機案例分析循環(huán)氫壓縮機排氣溫度高,可以說(shuō)很到位
     
      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)氫壓縮機共發(fā)生故障10臺次,都與機組排氣溫度高報警故障有關(guān),造成2臺機組頻繁切換運行。
     
    機組排氣溫度高原因分析
     
      現以某司石腦油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機出現的幾起排氣溫度高案例為例,分析循環(huán)氫壓縮機排氣溫度高故障原因。
     
      案例一:操作系統工況波動(dòng),導致機組壓縮比增大,排氣溫度快速上升,報警故障。
     
      (1) 事件描述
     
      2017年8月15日15:25,加氫反應器R-2001壓差大,催化劑結焦堵塞,造成循環(huán)氫壓縮機C-2001A/B出口至反應器入口管路憋壓,壓縮機出口壓力升高,而反應器出口到循環(huán)氫壓縮機C-2001A/B入口管路因反應器床層結焦堵塞,循環(huán)氫量極致降低。雖然系統有新氫補氫,但短期還是造成壓縮機入口壓力降低。其中壓縮機出口壓力不斷上升超過(guò)2.75MPa(高報警設計值2.75MPa,安全整定壓力2.75MPa),導致安全起跳。入口壓力降到1.1MPa左右,小于低報警設計值1.35MPa,機組排氣溫度升高特別快,排氣溫度高報警,導致緊急停車(chē)處理。
     
      (2) 原因分析
     
      我們知道,往復式壓縮機的排氣溫度可按絕熱壓縮計算,吸入溫度越高,壓縮比越大,排氣溫度越高。氫壓機的輸送介質(zhì)來(lái)自于石腦油加氫裝置,因加氫反應器R-2001催化劑結焦堵塞,造成循環(huán)氫壓縮機C-2001A/B出口管路憋壓,而壓縮機出口壓力由系統壓力決定,導致壓縮機出口壓力升高,達到2.7MPa(正常值2.3~2.5MPa,高報警設計值2.75MPa)。而循環(huán)氫量極致降低,造成壓縮機入口壓力降低,為1.1MPa(低報警設計值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,機組排氣溫度高報警,機組被迫停機處理。
     
      (1) 事件描述
     
      2016年8月20日15:30,中控主操巡檢發(fā)現循環(huán)氫壓縮機C-2001A機組左右氣缸排氣溫度高報警,左氣缸排氣溫度110 ℃、右氣缸排氣溫度109 ℃,且溫度趨勢不斷上升,排氣量也不斷降低。為了滿(mǎn)足生產(chǎn)需要及安全生產(chǎn),z*后被迫停機切換備用機組。8月21日,機組置換合格后,達到檢修條件,生產(chǎn)移交,機修維保對機組進(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。主要表現為閥片、閥座上堆積較多的催化劑粉塵、油泥、積碳較多,導致氣閥閥片、彈簧腐蝕,閥片、彈簧斷裂嚴重,同時(shí)機組帶液,形成液擊,閥座液擊斷裂。從而導致氣閥故障致機組在生產(chǎn)運行過(guò)程中出現排氣溫度高,排氣量降低。
     
      因此,根據檢修的情況分析,結合機組實(shí)際的運行工況,造成循環(huán)氫壓縮機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。對氣閥進(jìn)行拆檢發(fā)現進(jìn)氣閥彈簧斷裂、閥體內積累較多雜質(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(cháng)期處在較高的交變應力工況下工作,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。從而使壓縮機吸入的氫氣帶液,對氣缸及氣閥產(chǎn)生液擊。機組在生產(chǎn)運行過(guò)程中帶液運行,形成液擊,極易造成氣閥閥片、彈簧、閥座損壞或斷裂,導致氣閥故障,同時(shí)因液體難壓縮,機組帶液運行存在嚴重的安全隱患。
     
      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焦,易造成密封面的腐蝕和刮痕損壞,導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。
     
    活塞式壓縮機排氣溫度高原因
     
      根據對循環(huán)氫壓縮機機組近2年來(lái)生產(chǎn)運行故障原因分析,結合現場(chǎng)檢修情況看,導致往復活塞式壓縮機排氣溫度高的原因主要集中在以下幾點(diǎn):
     
     ?。?)操作系統工況波動(dòng),導致機組壓縮比增大,排氣溫度升高。
     
      當進(jìn)氣壓力過(guò)低或排氣壓力過(guò)高時(shí),壓比增大,會(huì )導致排氣溫度升高。當進(jìn)氣溫度過(guò)高時(shí),排氣溫度亦會(huì )升高。壓縮機運轉過(guò)程中,有時(shí)會(huì )因為壓縮機上游或下游其它裝置原因或工藝原因導致壓縮機進(jìn)氣、排氣的壓力異常,從而導致排氣溫度升高。而當壓縮機上游或級間冷卻器冷卻效果不佳時(shí),會(huì )導致壓縮機進(jìn)氣溫度過(guò)高,從而導致壓縮機排氣溫度升高。
     
     ?。?)氣閥泄漏串氣,導致機組排氣溫度升高。
     
      工況介質(zhì)催化劑粉塵多,在氣閥上積聚油泥、積碳,導致氣閥閥片、彈簧腐蝕、磨損、斷裂;機組帶液,氣閥閥座液擊斷裂,閥泄漏串氣,導致機組排氣溫度升高。如排氣閥出現泄漏,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,導致氣缸內吸氣側溫度升高。當壓縮過(guò)程中,被吸入氣缸的高溫氣體被再次壓縮,在壓縮機數次工作循環(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。如下一級吸氣閥出現泄漏,將導致下一級吸氣量減少而導致本級排氣壓力升高,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,高壓側的高溫氣體泄漏至低壓側,導致氣缸內吸氣側溫度升高。當活塞反向運動(dòng)時(shí),原吸氣側的氣體被再次壓縮,而高壓側的高溫氣體又再次泄漏至低壓側,在活塞數次工作循環(huán)過(guò)程中,排氣溫度將會(huì )累積上漏。
     
    老司機案例分析循環(huán)氫壓縮機排氣溫度高,可以說(shuō)很到位
     
     ?。?)氣缸及冷卻器等冷卻系統冷卻效果差。
     
      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,當氣缸夾套、中間冷卻器和冷卻水管路積垢堵塞嚴重,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的吸、排氣溫度,導致排氣溫度異常升高。
     
    解決措施
     
      針對循環(huán)氫壓縮機C-2001A/B在生產(chǎn)運行期間存在的問(wèn)題,及對這些故障原因進(jìn)行的分析,對往復活塞式壓縮機排氣溫度高故障,我們應該采取以下解決措施。
     
     ?。?)應該加強生產(chǎn)工藝工況的操作和管理,做到平穩、安全操作,防止因工況的波動(dòng),導致壓縮機組進(jìn)出口壓力、溫度等工藝條件的變化,造成壓縮機壓縮比增大,機組排氣溫度升高。
     
     ?。?)針對現工況循環(huán)氫含H2S高腐蝕的問(wèn)題,對原來(lái)的氣閥進(jìn)行重新設計,采用耐H2S腐蝕的PEEK氣閥,對氣閥(含閥片、閥座、彈簧)進(jìn)行材質(zhì)升級,選擇耐H2S腐蝕的材質(zhì)。閥片材質(zhì)升級選用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。
     
     ?。?)對機組帶液和粉塵問(wèn)題,在循環(huán)氫分液罐增加絲網(wǎng)除沫氣,在壓縮機吸入管路上增加一臺旋風(fēng)分離器。對循環(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。要定期檢查機組進(jìn)口管線(xiàn)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。
     
     ?。?)要定期對機組冷卻器、氣缸夾套和冷卻水管路系統進(jìn)行清洗,確保冷卻水系統的暢通,提高冷卻器、氣缸夾套的換熱效果。做好循環(huán)水系統的平穩運行,控制調節循環(huán)水溫度不超過(guò)21~22℃,循環(huán)水壓力不低于0.38MPa。確保冷卻水系統的暢通。同時(shí)定期檢查機組進(jìn)口管線(xiàn)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。
     
     ?。?)壓縮機在大修和裝置檢修后,要嚴格按規程對所屬管線(xiàn)逐條進(jìn)行吹掃、置換。在進(jìn)行機組檢修時(shí),要嚴格按照《SHS 01020-2004活塞式壓縮機維護檢修規程》進(jìn)行檢修和驗收,把控好檢修質(zhì)量。
     
     ?。?)加強機組的管理工作,做好機組的日常維護保養和定期維護保養工作,成立公司級的大型機組的特護工作,崗位操作人員要嚴格按照設備安全操作規程操作。

    標簽: 排氣壓縮機案例分析  

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