合成氣壓縮機(jī)干氣密封損壞及振動原因分析

潘 俊

（河南能源化工集團(tuán)永城園區(qū)，河南永城 476600）

1 引言

在化工行業(yè)內(nèi)，壓縮機(jī)作為最為核心的設(shè)備之一，始終是化工企業(yè)的心臟，其運(yùn)行穩(wěn)定與否直接關(guān)系到化工企業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)，而作為煤制甲醇項(xiàng)目來說，合成氣壓縮機(jī)就是其關(guān)鍵機(jī)組之一，一旦其無法穩(wěn)定運(yùn)行，則后續(xù)甲醇合成裝置無法正常生產(chǎn)，整個企業(yè)將面臨巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 設(shè)備概述

本文所分析的就是某大型國有煤制甲醇企業(yè)的一臺進(jìn)口某壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)是甲醇裝置最核心的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，型號為：STC-SV（10-7-A），為垂直剖分筒式缸體結(jié)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)一側(cè)為筒底，自由端為筒蓋，整套機(jī)組由一臺凝汽式汽輪機(jī)驅(qū)動。干氣密封系統(tǒng)為串聯(lián)式兩級密封。

本壓縮機(jī)采用單缸2段7級壓縮，第一段為新鮮氣壓縮段，共六級壓縮，介質(zhì)為低溫甲醇洗來的合成氣凈化氣與氫回收來的富氫氣的混合氣，入口總流量設(shè)計為151000 Nm3/h，溫度40 ℃，入口壓力3.2 MPa（g），介質(zhì)在此段被壓縮后壓力升高到7.5 MPa（g），溫度升高至163 ℃，進(jìn)入第二段循環(huán)壓縮段入口，與來自甲醇合成工序的溫度40 ℃，壓力7.5 MPa（g），流量740000 Nm3/h的循環(huán)氣混合后進(jìn)入循環(huán)氣壓縮段，經(jīng)最終加壓后去甲醇合成裝置。

3 事情經(jīng)過

2019年9月，該化工園區(qū)利用裝置大修時間對合成氣壓縮機(jī)進(jìn)行了一次大修，期間更換了兩套干氣密封。檢修完成后，機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但在3天后提負(fù)荷的過程中發(fā)現(xiàn)合成氣壓縮機(jī)非驅(qū)動端徑向軸承忽然振動增大，且伴隨著異響，經(jīng)負(fù)荷調(diào)整后無明顯下降趨勢，振動一直在報警區(qū)域波動，并多次接近跳車值，特護(hù)運(yùn)行幾天后，工況仍無好轉(zhuǎn)現(xiàn)象，且異響愈發(fā)明顯，最后園區(qū)經(jīng)研究討論，決定對機(jī)組進(jìn)行停車搶修，拆檢軸承。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)機(jī)組徑向軸承除輕微積碳與個別淺劃痕外無明顯問題，為了防止是軸承問題導(dǎo)致振動增大，于是更換了新軸承。經(jīng)搶修后開車發(fā)現(xiàn)機(jī)組仍然振動大，異響也依然存在，于是機(jī)組被迫再次停車。經(jīng)討論后，決定對機(jī)組再次進(jìn)行大修，以徹底找出軸承振動大的原因。

本次拆檢中發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動端干氣密封動靜環(huán)明顯碎裂，轉(zhuǎn)子驅(qū)動端端部螺紋損壞，另有幾個軸承安裝間隙過小。面對該情況，園區(qū)被迫將轉(zhuǎn)子發(fā)運(yùn)至國內(nèi)某知名鼓風(fēng)機(jī)廠進(jìn)行螺紋修復(fù)，并重新進(jìn)行動平衡，干氣密封緊急發(fā)往國內(nèi)某知名密封制造廠進(jìn)行緊急維修。拆檢發(fā)現(xiàn)新舊2套非驅(qū)動端干氣密封全部損壞，其中舊干氣密封僅一級動靜環(huán)開裂，但仍保持完整形態(tài)，新干氣密封一級動靜環(huán)全部碎裂，二級動環(huán)開裂。在維修期間，園區(qū)內(nèi)部組織人員再次對整個壓縮系統(tǒng)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)一級入口過濾器濾網(wǎng)吸扁開裂，干氣密封系統(tǒng)部分管路存在臟、堵現(xiàn)象。

4 原因分析及排查

針對本次事故，共從以下幾個方面提出疑問并著手分析：

（1）機(jī)組振動大的根本原因是什么？

（2）干氣密封損壞的原因是什么？為什么干氣密封動靜環(huán)都已經(jīng)完全碎裂，泄漏氣壓力卻沒有變化，參數(shù)上也反應(yīng)不出來？

（3）轉(zhuǎn)子端部螺紋是如何損壞的？

從整個排查過程推斷，機(jī)組剛開車時低負(fù)荷運(yùn)行正常，后提負(fù)荷時忽然發(fā)現(xiàn)振動增大，可能是由于入口濾網(wǎng)長期停車檢修過程中出現(xiàn)堵塞，入口氣量不足而使機(jī)組出現(xiàn)短時喘振，入口濾網(wǎng)變形后開裂，濾網(wǎng)損壞后氣量恢復(fù)正常，但此時干氣密封由于機(jī)組喘振可能已經(jīng)導(dǎo)致動靜環(huán)碎裂，整個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)動平衡被破壞，因此軸承振動一直較高。

而在對整個干氣密封系統(tǒng)進(jìn)行排查時發(fā)現(xiàn)，非驅(qū)動端干氣密封密封氣排放管上在泄漏氣壓力表前多了一個1.5 mm的限流孔板，且進(jìn)出口管路存在臟、堵的現(xiàn)象。多出來的這塊限流孔板導(dǎo)致非驅(qū)動端泄漏氣被減壓后才進(jìn)入后段被壓力監(jiān)控點(diǎn)所檢測到，因此該壓力點(diǎn)監(jiān)測到的漏量沒有參考意義，它更多的是接近泄漏氣總管的壓力，這也是為什么一級干氣密封動靜環(huán)都碎了而泄漏氣壓力卻沒有變化的原因。驅(qū)動端和原始PID圖上均沒有這個孔板。

另外該限流孔板前后都有堵塞，也說明了該段泄漏氣量小，后段壓力監(jiān)測點(diǎn)難以監(jiān)測到漏氣量的變化，反映到出口總管壓力自調(diào)閥上顯示也沒有閥度的調(diào)整。泄漏的密封氣和缸體漏過來的合成氣全部進(jìn)入二級，由二級密封進(jìn)行密封，由于二級密封沒有流量和壓力的監(jiān)控，是直接引到廠房外對空排放的，所以通過二級密封的泄漏氣直接排到大氣中了。

上述現(xiàn)象也解釋了為什么新舊干氣密封一級碎裂后都沒有被檢測到泄漏氣壓力的波動，實(shí)際舊的干氣密封是通過二級來密封的，新的干氣密封由于二級也有損傷，所以較大的漏氣都直接排到大氣了。

另外非驅(qū)動端一級密封氣入口有大量灰，說明進(jìn)干氣密封一級的密封氣不干凈，這也是干氣密封損壞的重要原因，而入口過濾器壓差卻沒有報警，這說明一級密封氣過濾器濾芯精度可能不夠，需更換。

圖1 調(diào)整后的軸承間隙

而轉(zhuǎn)子端部螺紋應(yīng)該是在大修時安裝聯(lián)軸器安裝盤時，由于檢修不當(dāng)，在拆裝打壓工具時導(dǎo)致?lián)p毀的。

5 處理措施

（1）對整個氣路系統(tǒng)進(jìn)行排查，拆檢一二級入口過濾器檢查濾網(wǎng)是否損壞及堵塞，拆檢新鮮氣入口分離器和循環(huán)氣入口分離器，檢查出口絲網(wǎng)除沫器是否堵塞及損壞，并最終更換損壞的一級入口過濾器。

（2）拆檢前后2次大修換下的干氣密封，發(fā)現(xiàn)兩套非驅(qū)動端干氣密封全部損壞，第一次大修換下來的干氣密封僅為動靜環(huán)開裂，但尚保持完整形態(tài)，因此對機(jī)組振動影響較小，第二次大修換下來的干氣密封一級動靜環(huán)已經(jīng)粉碎，這也是導(dǎo)致機(jī)組一直振動大的原因。

最后更換了兩套新的干氣密封。

（3）損壞的轉(zhuǎn)子端部螺紋無法修復(fù)，只能采取將螺紋整體車除，再重新加工螺紋的方法，并重新制作一套配套的聯(lián)軸器安裝盤，然后進(jìn)行整體動平衡。

（4）對幾處軸承間隙過小的部位進(jìn)行重新處理，保證間隙在廠家給定范圍內(nèi)。

6 結(jié)語

第一次軸承振動過大時雖然拆檢軸承未發(fā)現(xiàn)異常，但由于大家都認(rèn)為干氣密封即便出現(xiàn)問題也不至于影響到機(jī)組的振動，因此并沒有對干氣密封的問題引起足夠的重視，但事實(shí)證明，干氣密封的損壞對機(jī)組的振動有著直接的影響。

在經(jīng)過上述處理后，機(jī)組順利開車成功，且整體運(yùn)行參數(shù)優(yōu)良。