CO2壓縮機(jī)設(shè)備故障及處理措施

畢啟玲,趙正軍

（新疆克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆 克拉瑪依 833600）

1 運(yùn)行故障的分類排查

（1）振動(dòng)異常與多次重啟。CO2壓縮機(jī)在進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)往往會伴隨異常振動(dòng)，并且這種振動(dòng)的次數(shù)較為頻繁。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)顯示，CO2壓縮機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，其異常平均振動(dòng)次數(shù)一般為5次。在實(shí)際的案例中，有相當(dāng)一部分CO2壓縮機(jī)不僅在啟動(dòng)時(shí)異常振動(dòng)，在運(yùn)行過程中還伴隨異常停機(jī)的突發(fā)情況，這都對我們的生產(chǎn)活動(dòng)造成了極其不利的影響。

（2）段間冷卻器損壞。段間冷卻器是壓縮機(jī)的重要部件之一，在壓縮機(jī)的運(yùn)行全過程中扮演著極為重要的角色。段間冷卻器的主要作用在于冷卻降溫。由于氣缸出口處氣體的溫度往往超過一百攝氏度，如果不對高溫氣體進(jìn)行冷卻降溫，壓縮機(jī)就會因機(jī)體無法承受高溫而觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，造成瞬間跳閘停機(jī)。設(shè)置段間冷卻器的目的主要就是為了提高機(jī)組的工作效率，降低材料的折舊率與使用等級。然而，段間冷卻器在實(shí)際運(yùn)行過程中極易發(fā)生故障。

（3）喘振事故頻發(fā)。喘振是壓縮機(jī)運(yùn)行過程中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。在壓縮機(jī)入口空氣流量減少與出口壓力上升的雙重作用下，壓縮機(jī)的輸出達(dá)不到出口管網(wǎng)壓頭的要求，導(dǎo)致氣體反向輸入，振幅短時(shí)間內(nèi)急劇增大，從而引發(fā)強(qiáng)烈喘振。

2 導(dǎo)致故障的原因分析

（1）高低壓缸與轉(zhuǎn)子。高壓缸在CO2壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)，其自身的振動(dòng)數(shù)值會隨著內(nèi)部壓力的變化而變化。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，為了保證設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性，盡可能地排除由壓力變化造成的安全隱患，我們必須及時(shí)停機(jī)，等壓力回落到安全值后再重新啟動(dòng)。

高壓缸振動(dòng)的原因有：①壓縮氣體壓力高，具有較強(qiáng)的振蕩力。②在具體施工過程中，壓縮機(jī)的運(yùn)行環(huán)境較差，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。③轉(zhuǎn)子性能不夠穩(wěn)定，平衡精度較低。④高壓缸實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速過快，最終引發(fā)共振。⑤潤滑油溫度逐漸升高，進(jìn)氣口壓力逐漸降低。⑥壓縮機(jī)機(jī)座與高壓缸進(jìn)氣口之間產(chǎn)生共振。同樣低壓缸的振動(dòng)也會導(dǎo)致壓縮機(jī)在啟動(dòng)時(shí)異常振動(dòng)。造成低壓缸振動(dòng)的原因有：細(xì)小的粉塵顆粒堵塞了過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)外層腐蝕嚴(yán)重；葉輪結(jié)垢，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡性能降低，引發(fā)油膜振蕩；隔板流道堵塞，導(dǎo)致背壓短時(shí)間內(nèi)急劇上升；低壓缸和驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)之間形成的相對膨脹差。除此以外，異常振動(dòng)還與轉(zhuǎn)子有關(guān)，具體又分為兩個(gè)方面：其一，壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子主跨中部出現(xiàn)摩擦故障。其二，在壓縮機(jī)的多次運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子不斷受到撞擊磨損，導(dǎo)致平衡感變差，振動(dòng)幅度增大，同時(shí)，高壓缸轉(zhuǎn)軸與葉軸之間的動(dòng)靜間隙達(dá)到最小值，最終使得間隙消失，進(jìn)而導(dǎo)致振動(dòng)異常。

（2）冷卻器的材料特性與設(shè)計(jì)缺陷。段間冷卻器損壞的原因主要存在于兩個(gè)方面：其一，U型管受損。U型管受損的主要原因是冷卻循環(huán)水中的過量氯離子對不銹鋼管造成強(qiáng)烈腐蝕。此外，U型管在定型過程中仍然留存了一定的殘余應(yīng)力。其二，管束受損引發(fā)的氣體泄漏。由于冷卻器換熱面積過大，冷卻水流量少流速低，甚至出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，導(dǎo)致?lián)Q熱不均應(yīng)力增大。與此同時(shí)，進(jìn)氣溫度值恰好處于不銹鋼應(yīng)力腐蝕敏感溫度區(qū)間范圍內(nèi)，從而進(jìn)一步導(dǎo)致氣體泄漏。

（3）喘振現(xiàn)象的成因。導(dǎo)致喘振現(xiàn)象發(fā)生的原因有很多，從主觀上講，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，操作人員未能熟練掌握相關(guān)技術(shù)要領(lǐng)，無法及時(shí)有效地應(yīng)對突發(fā)狀況?？陀^上講，又可以分為以下原因。從理論研究上看，我們只能預(yù)測喘振大致的波動(dòng)趨勢，而無法知曉喘振的實(shí)際波動(dòng)情況。從預(yù)防措施上看，防喘振系統(tǒng)尚不完善，防喘振閥尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。從壓縮機(jī)自身性能上看，其實(shí)際運(yùn)行工況區(qū)條件無法達(dá)到最佳設(shè)計(jì)要求；在葉輪氣流壓力產(chǎn)生巨大變化的情況下，高壓缸在旋轉(zhuǎn)時(shí)易發(fā)生失控、脫離等事故。從外部干擾因素上看，冷卻器的腐蝕所引發(fā)的CO2氣體泄露事故導(dǎo)致壓縮機(jī)入口的進(jìn)氣量逐漸減少。從天氣條件上看，天氣的變化導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定。

3 處理故障的對策探究

（1）更換部件選用蒸汽汽輪機(jī)。為了解決CO2壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中的振動(dòng)與重啟問題，我們可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮。第一，及時(shí)更換轉(zhuǎn)子與密封環(huán)以保證壓縮機(jī)的安全、穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行。第二，選擇蒸汽汽輪機(jī)來設(shè)計(jì)制造壓縮機(jī)。在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中，化工反應(yīng)會產(chǎn)生大量的余熱，我們可以利用這些余熱建立蒸汽動(dòng)力源，為新型壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)與制造創(chuàng)造有利條件。

（2）強(qiáng)化功能與改進(jìn)冷卻器設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)段間冷卻器時(shí)，必須考慮以下三點(diǎn)：第一，冷卻水出口管線必須與氣體入口管線保持足夠遠(yuǎn)的安全距離。第二，適當(dāng)減小換熱器的換熱面積。第三，在滿足條件的情況下，適當(dāng)加快冷卻水的流速。

（3）設(shè)置與完善防喘振系統(tǒng)。為減小喘振造成的損失，我們有必要進(jìn)一步完善防喘振系統(tǒng)。具體的做法是分別設(shè)置高壓、低壓防喘振系統(tǒng)[4]。除此之外，改變高壓缸四段出口放空閥的位置，將其移至防喘振管路之后，與此同時(shí)設(shè)置單向閥以防止氣體倒灌，降低喘振發(fā)生的概率。更為重要的是，充分利用壓縮機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的智能性,提高操作人員的技術(shù)水平，盡量避免喘振現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)語

本文對CO2壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的振動(dòng)異常、跳閘停機(jī)、段間冷卻器損壞、喘振等問題進(jìn)行了深入分析，并從更換部件、選用蒸汽汽輪機(jī)；強(qiáng)化功能、改進(jìn)冷卻器設(shè)計(jì)；設(shè)置、完善防喘振系統(tǒng)等三個(gè)方面提出了具體解決方案，為提高CO2壓縮機(jī)的工作效率提供了有效措施。