往復(fù)壓縮機(jī)級(jí)間出口溫度高原因分析

曹翰林

中石化股份有限公司天津分公司烯烴部 天津 300270

天津石化聚丙烯車(chē)間丙烯循環(huán)往復(fù)壓縮機(jī)PK301采用日本進(jìn)口設(shè)備JAPAN STEEL WORKS，2016年4月，由于一段排氣溫度TI352超過(guò)140℃，觸發(fā)I308聯(lián)鎖機(jī)組停機(jī)。當(dāng)時(shí)懷疑氣閥失效，更換12個(gè)氣閥并對(duì)氣閥壓蓋、氣閥缸套進(jìn)行簡(jiǎn)單清理。由于檢修時(shí)間短，生產(chǎn)任務(wù)重，并未對(duì)造成溫度過(guò)高原因進(jìn)行徹底檢查，包括整個(gè)機(jī)組夾套水系統(tǒng)，機(jī)組運(yùn)行后，雖然有所好轉(zhuǎn)，但仍帶“病”運(yùn)行，溫度依然居高不下，由于長(zhǎng)時(shí)間帶“病”運(yùn)行容易造成非計(jì)劃停車(chē)給車(chē)間及公司造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，車(chē)間決定利用2016大修期間對(duì)PK301進(jìn)行徹底檢修分析原因。

1 PK301 流程介紹

丙烯單體經(jīng)過(guò)T302頂部冷卻器（E304），然后進(jìn)入油分離器（D304），再進(jìn)入丙烯循環(huán)壓縮機(jī)PK301，單體經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)壓縮，壓力由0.05MPa提升至1.9MPa，送到丙烯洗滌塔T301，若生產(chǎn)高抗沖共聚物時(shí)，丙烯由PK301壓縮后送至乙烯氣提塔T402。

2 故障現(xiàn)象及故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

（1）故障前壓縮機(jī)的參數(shù)情況。參數(shù)解釋?zhuān)篜I351：一段入口壓力；PI352：一段出口壓力；PI353：二段入口壓力；PI354：二段出口壓力；TI351：一段入口溫度；TI352：一段出口溫度；TI353：二段入口溫度；TI354：二段出口溫度。

2.2 故障分析

針對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)級(jí)間出口溫度高的原因可分為：①吸氣溫度過(guò)高：如果吸氣溫度過(guò)高，那么氣體被壓縮后產(chǎn)生的熱量一定，對(duì)于同一個(gè)壓縮機(jī)來(lái)說(shuō)出口排氣溫度就越高。根據(jù)表一發(fā)現(xiàn)，在一段出口排氣溫度TI352升高的同時(shí)，入口吸氣溫度TI351穩(wěn)定在操作范圍20-30℃之間，所以排除吸氣溫度高造成出口溫度高的原因。②壓縮比：往復(fù)壓縮機(jī)入口設(shè)置入口濾網(wǎng)，用以過(guò)濾掉工藝氣中夾帶的粉塵。當(dāng)入口濾網(wǎng)堵塞時(shí)，會(huì)造成入口壓力降低，該級(jí)的壓縮比會(huì)增大，排氣溫度升高。根據(jù)表一發(fā)現(xiàn)，在一段出口排氣溫度TI352升高的同時(shí)，入口吸氣壓力PI351穩(wěn)定在操作范圍0.068-0.075Mpa間，所以排除壓縮比造成出口溫度高的原因。③氣閥故障：氣閥故障包括多種情況如閥盤(pán)破損、閥片變形、閥片裂紋、閥座表面接觸不好、外界物質(zhì)進(jìn)入等。同時(shí)，進(jìn)壓縮機(jī)前丙烯氣通過(guò)D304油氣分離罐除沫器分離油、脂及粉料等物質(zhì)，如果除沫器分離效果下降，壓縮機(jī)入口濾網(wǎng)分離能力有限，雜質(zhì)竄入壓縮機(jī)本體及管線(xiàn)內(nèi)，長(zhǎng)期運(yùn)行很有可能造成氣閥失效，管線(xiàn)阻力過(guò)大，造成排氣溫度升高。單從氣閥使用壽命上看，上次檢修于2014年6月更換氣閥，PK301循環(huán)氣壓縮機(jī)組操作與維修手冊(cè)要求，每8000H進(jìn)行一次小修，當(dāng)時(shí)使用并未超過(guò)檢修周期。④活塞環(huán)：活塞環(huán)是用于活塞與氣缸之間的密封。鑲嵌于活塞頭上，利用阻塞和節(jié)流的作用達(dá)到密封的目的。同時(shí)，活塞環(huán)與氣缸側(cè)壁存在一定的間隙，間隙太小會(huì)使活塞環(huán)受膨脹后卡死在氣缸內(nèi)，導(dǎo)致缸體與活塞環(huán)摩擦力增大，產(chǎn)生更多的摩擦熱，導(dǎo)致排氣溫度過(guò)高。此原因分析需將壓縮機(jī)解體后確認(rèn)。⑤冷卻不足：壓縮機(jī)缸體冷卻水中斷，缸體冷卻夾套結(jié)垢或冷卻效果不好。由于在2012年大檢修時(shí)對(duì)氣缸夾套進(jìn)行化學(xué)清洗，運(yùn)行四年來(lái)冷卻水中懸浮物較多，機(jī)組的長(zhǎng)周期運(yùn)行使冷卻水中結(jié)垢物沉積在冷卻缸體表面，很有可能降低了傳熱效果，從而造成循環(huán)水帶走熱量相應(yīng)減少，引起排氣溫度上升。

2.3 分析結(jié)果

通過(guò)解體后檢查發(fā)現(xiàn)氣閥表面、氣閥壓蓋、氣閥缸套、氣閥座均有不同程度油脂、TEAL混合物料、粉料附著，由于PK301機(jī)組的主要作用是回收反應(yīng)不完全的丙烯氣體，而且是在低壓循環(huán)系統(tǒng)末端氣體會(huì)含有雜質(zhì)其中聚丙烯粉塵顆粒和TEAL對(duì)壓縮機(jī)的正常運(yùn)行屬于有害因素，必須去除，所以氣體進(jìn)壓縮機(jī)前先經(jīng)過(guò)洗滌塔T302洗去剩余的TEAL，并且洗滌聚丙烯顆粒，洗滌后由于白油和TEAL反應(yīng)產(chǎn)生反應(yīng)熱，熱量會(huì)導(dǎo)致白油沸騰，會(huì)生成油氣，所以在氣體經(jīng)過(guò)T302洗滌后還要經(jīng)過(guò)D304罐進(jìn)行除沫處理，D304罐內(nèi)裝有網(wǎng)狀除沫器，可以冷卻過(guò)濾去除油氣。同時(shí)經(jīng)過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，一級(jí)排氣閥有部分閥片斷裂，由于彈簧失效，閥片受力不均，開(kāi)啟、閉合沖擊變大，最容易使閥片在短時(shí)間內(nèi)變形和斷裂，這時(shí)故障的閥片不能保證氣體通道的正常開(kāi)啟和閉合，也會(huì)造成氣體泄漏和逆流使排氣溫度過(guò)高。在對(duì)活塞環(huán)與氣缸內(nèi)壁間隙復(fù)測(cè)發(fā)現(xiàn)，間隙在檢修規(guī)程范圍內(nèi)，不存在間隙太小會(huì)使活塞環(huán)受膨脹后卡死在氣缸內(nèi)，導(dǎo)致缸體與活塞環(huán)摩擦力增大，產(chǎn)生更多的摩擦熱，導(dǎo)致排氣溫度過(guò)高，經(jīng)確認(rèn)后排出此原因造成排氣溫度過(guò)高。經(jīng)以上分析發(fā)現(xiàn)，此次PK301機(jī)組造成一級(jí)排氣溫度過(guò)高聯(lián)鎖停機(jī)原因是由氣閥失效、冷卻水系統(tǒng)失效造成的。

3 處理措施

針對(duì)排氣溫度高故障現(xiàn)象最終更換PK301壓縮機(jī)一段、二段入口、出口氣閥12個(gè)，更換入口濾網(wǎng)，水力清洗一段、二段入口及出口短節(jié)和壓縮機(jī)氣缸內(nèi)部并外委專(zhuān)業(yè)廠家對(duì)PK301氣缸夾套水系統(tǒng)進(jìn)行5個(gè)小時(shí)不間斷的清理，最終于2016年9月28日開(kāi)車(chē)成功，至此PK301檢修完畢。

4 維護(hù)措施

（1）操作人員加強(qiáng)巡檢，通過(guò)取樣分析當(dāng)T302內(nèi)液體中鋁濃度超過(guò)5%，若超過(guò)5%，T302必須按2:1比例進(jìn)行油和ATMER163的配制，盡可能的除去丙烯中的三乙基鋁和粉末。

（2）操作人員需經(jīng)常檢查D304和D311油氣分離罐的液位，避免因攜帶過(guò)多的油泥造成分離效果變差導(dǎo)致入口濾網(wǎng)和氣閥失效。

（3）由于氣閥是壓縮機(jī)中最重要和最易損壞的部件之一，通常氣閥故障是引起非計(jì)劃停機(jī)的最主要原因。與其它組件相比，氣閥最為敏感，其好壞直接影響到設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。為此，必須對(duì)氣閥進(jìn)行定期檢查和修理，以求最大限度地減少氣閥故障出現(xiàn)，并嚴(yán)格按照PK301檢修操作說(shuō)明書(shū)要求：機(jī)組運(yùn)行8000h后進(jìn)行氣閥更換。

（4）繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)PK301運(yùn)行情況觀察，并繼續(xù)重視分級(jí)管理的作用，細(xì)化數(shù)據(jù)的采集，增加數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)，一旦接近或超過(guò)機(jī)組設(shè)計(jì)要求并達(dá)到報(bào)警值時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整上游及下游工藝參數(shù)，保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。