合成氣壓縮機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行及故障分析

于耀添

摘 要：神華包頭煤化工有限責(zé)任公司碳四裝置合成氣壓縮機(jī)投產(chǎn)于2014年5月28日，壓縮機(jī)在最初運(yùn)行過程中出現(xiàn)了壓縮機(jī)缸體振動(dòng)大以及填料泄露嚴(yán)重等問題，嚴(yán)重影響了裝置運(yùn)行穩(wěn)定和壓縮機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行，通過不斷試驗(yàn)探索延長(zhǎng)了壓縮機(jī)運(yùn)行周期。

關(guān)鍵詞：活塞式壓縮機(jī)；長(zhǎng)周期運(yùn)行

低壓合成氣壓縮機(jī)是神華包頭煤化工有限公司碳四綜合利用項(xiàng)目提供的工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。壓縮機(jī)為四列四級(jí)，水冷式、M型無油潤(rùn)滑低壓合成氣壓縮機(jī)。布置方式為二層樓板布置，旋轉(zhuǎn)方向：從壓縮機(jī)非驅(qū)動(dòng)端，面向壓縮機(jī)觀察，曲軸為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

1 壓縮機(jī)主要參數(shù)及結(jié)構(gòu)

1.1 其主要參數(shù)如下

排氣量（45m3/min），各級(jí)吸入壓力（0.117/0.255/0.556/

1.191MPa（A）），各級(jí)排氣壓力（0.255/0.556/1.191/ 2.401MPa（A）），各級(jí)吸入溫度（40/40/40/40℃），各級(jí)排氣溫度（131/128/124/116℃），冷卻水進(jìn)/出水壓力（循環(huán)水）（0.4/0.2～0.25 MPa（A）），冷卻水進(jìn)/出水溫度（循環(huán)水）（30/40℃），潤(rùn)滑油壓力（G）（0.3～0.35MPa（A）），曲軸轉(zhuǎn)速（425r/min），軸功（385 kW）。

1.2 結(jié)構(gòu)及主要零部件

本機(jī)結(jié)構(gòu)為臥式四級(jí)式，四個(gè)氣缸均為雙作用氣缸，一、二、三、四級(jí)缸均采用循環(huán)水冷卻式結(jié)構(gòu)，每級(jí)缸進(jìn)、排氣口均為上進(jìn)下出。一、二、三、四級(jí)均采用活動(dòng)裝配式缸套，端部凸緣定位。氣缸設(shè)有支承，用于支撐氣缸重量和調(diào)整氣缸水平。

機(jī)體由機(jī)身和中體組合而成，其材料為低溫球鐵。機(jī)身中體用螺栓固定在基礎(chǔ)上，機(jī)身為對(duì)稱平衡式，機(jī)體中裝有曲軸、連桿、十字頭。由機(jī)身和四組十字頭滑道（既中體）組成一個(gè)緊密配合整體。機(jī)身頂部為開口的，可用來安裝主軸承，曲軸和連桿，主軸承上端有支撐梁與機(jī)身緊密配合并用長(zhǎng)拉桿螺栓緊固以增強(qiáng)機(jī)身剛性，總裝完成后用機(jī)身蓋板來密封。中體十字頭滑道兩側(cè)都有窗口，用來安裝十字頭銷及連接十字頭與活塞桿等，工作時(shí)窗口用蓋板密封。機(jī)身上端設(shè)有呼吸器、用于曲軸箱的通風(fēng)換氣。

2 機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行中存在的問題

2.1 活塞環(huán)支撐環(huán)磨損嚴(yán)重，缸體有拉缸現(xiàn)象

在機(jī)組運(yùn)行初期，壓縮機(jī)狀態(tài)十分不穩(wěn)定，在運(yùn)行不到一個(gè)月之后缸體內(nèi)便出現(xiàn)了異常聲音，停機(jī)檢修后發(fā)現(xiàn)一級(jí)缸活塞體拉傷嚴(yán)重，軸體表面拉傷比較明顯，溝槽較深，支撐環(huán)、活塞環(huán)磨損比較嚴(yán)重，磨損嚴(yán)重部位減薄量達(dá)到3mm。綜合以上現(xiàn)象初步分析是產(chǎn)品選型不適合該壓縮機(jī)的運(yùn)行條件。一級(jí)缸活塞直徑大、重量重，支撐環(huán)、活塞環(huán)無法承載，造成磨損加劇加快，是造成一級(jí)缸套以及活塞體磨損拉傷的主要原因。

由于合成氣壓縮機(jī)支撐環(huán)、活塞環(huán)的頻繁損壞給裝置生產(chǎn)帶來較大的生產(chǎn)波動(dòng)和隱患。我們聯(lián)系供貨商優(yōu)化支撐環(huán)、活塞環(huán)材質(zhì)和制造工藝，調(diào)整支撐環(huán)，活塞環(huán)相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，有效降低支撐環(huán)、活塞環(huán)消耗量，延長(zhǎng)合成氣壓縮機(jī)運(yùn)行周期。經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)驗(yàn)和總結(jié)，決定采用賀爾碧格廠家提供的新型陶瓷材料作為活塞環(huán)支撐環(huán)材料，目前效果比較明顯。

2.2 填料密封泄露嚴(yán)重

活塞桿填料環(huán)主要作用在密封氣缸座與活塞桿之間的間隙，阻止工藝氣體沿活塞桿方向泄露，造成壓縮機(jī)排氣量下降，影響正常工藝生產(chǎn)，易燃易爆氣體外泄，容易危及現(xiàn)場(chǎng)操作人員的人身安全，工藝介質(zhì)進(jìn)入曲軸箱污染潤(rùn)滑油，造成油質(zhì)下降，影響機(jī)組潤(rùn)滑。

在日常檢修過程中發(fā)現(xiàn)每當(dāng)運(yùn)行半年左右，機(jī)組的填料密封就會(huì)有不同程度的泄露，而新更換填料密封時(shí)并沒有此現(xiàn)象，由此我們判斷是現(xiàn)有填料密封材料無法滿足機(jī)組正常的密封。于是通過向設(shè)計(jì)院咨詢并聯(lián)系廠家，最終決定使用由新型聚四氟乙烯石墨配方材料組成的主填料和充氮填料。目前效果十分明顯，也為機(jī)組的長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了保障。

2.3 級(jí)間溫度過高

裝置機(jī)組在夏季時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)排氣溫度報(bào)警，有時(shí)甚至因此停車處理，嚴(yán)重影響了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。經(jīng)過判斷，級(jí)間冷凝器存在堵塞問題，由于管束直徑較小且循環(huán)水質(zhì)量較差，所以經(jīng)常堵塞。同時(shí)一級(jí)進(jìn)氣壓力時(shí)常波動(dòng)，有時(shí)大于機(jī)組的額定吸入壓力，導(dǎo)致后系統(tǒng)排出壓力和溫度都偏高。

為了解決換熱效果差的問題，我們選擇改變換熱器管束材質(zhì)為白鋼管，并增大了管束直徑，使其不易結(jié)垢，大大降低了換熱器的清洗頻率。同時(shí)在工藝上穩(wěn)定吸入壓力，防止因排出溫度高導(dǎo)致生產(chǎn)波動(dòng)，提高裝置穩(wěn)定性。

2.4 刮油環(huán)經(jīng)常泄露

機(jī)組刮油環(huán)經(jīng)常發(fā)生泄露，有時(shí)在剛安裝完新的刮油環(huán)后，一啟機(jī)就發(fā)生泄露，經(jīng)常泄漏量超過80滴/分，被迫重復(fù)檢修。在排除了活塞桿的磨損之后，我們認(rèn)為舊式的刮油環(huán)設(shè)計(jì)不合理，回油不暢是發(fā)生泄露的主要原因，舊式的刮油環(huán)加工精度較差，導(dǎo)致活塞桿與刮油環(huán)無法緊密貼合，從而無法發(fā)揮其主要作用。

在經(jīng)過多次試驗(yàn)，采用了賀爾碧格提供的刮油環(huán)，新型的刮油環(huán)徑向尺寸減少，增強(qiáng)了與活塞桿之間的貼合程度，提高了刮油效果。新增了節(jié)流環(huán)，大大減少進(jìn)入刮油填料盒的的潤(rùn)滑油量。通過對(duì)刮油環(huán)的改造，刮油環(huán)的使用壽命也提高了一年多的時(shí)間。

3 總結(jié)

合成氣壓縮機(jī)在裝置是最主要的動(dòng)設(shè)備之一，通過對(duì)機(jī)組的長(zhǎng)時(shí)間攻關(guān)，使其運(yùn)行周期提高了近半年，也為機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了保障。

參考文獻(xiàn)：

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