活塞式壓縮機的積液故障處理

劉周平 蔣杰峰

（巨化集團公司錦綸廠，浙江 衢州 324004）

經(jīng)驗交流

活塞式壓縮機的積液故障處理

劉周平 蔣杰峰

（巨化集團公司錦綸廠，浙江 衢州 324004）

分析了環(huán)己胺裝置V型活塞式尾氣壓縮機故障的發(fā)生原因，認為造成故障的主要原因是積液嚴重。從工藝條件的優(yōu)化和設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進2方面采取措施，實施后，故障消失，保證了壓縮機的長周期連續(xù)穩(wěn)定運行。

活塞式壓縮機；積液；故障；改進

某廠環(huán)己胺裝置有1臺V型活塞式尾氣壓縮機，用于輸送回收氨氣、氫氣、有機胺和少量飽和水蒸汽。壓縮機運行之初，曾多次出現(xiàn)故障停機，與生產(chǎn)廠家人員溝通后，并未獲得合適的解決方案。分析查找故障原因之后，對壓縮機原有管道和設(shè)備結(jié)構(gòu)進行了改進，很好的解決了設(shè)備故障，保證生產(chǎn)裝置的正常運行。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工藝狀況說明

壓縮機為二級壓縮結(jié)構(gòu)，級間有1臺列管式冷卻器和1只氣液分離罐，二級出口有1只列管式冷卻器，壓縮機技術(shù)參數(shù)如表1。

表1 尾氣壓縮機性能參數(shù)Tab 1 The performance parameter of exhast compressor

環(huán)己胺裝置采用環(huán)己醇氨化法生產(chǎn)環(huán)己胺。環(huán)己醇氨化屬氣固相催化反應(yīng)，反應(yīng)后除生成目的產(chǎn)物外，還生成質(zhì)量分數(shù)為12%～20%的水，在一定壓力下氣體冷凝成液體作為中間產(chǎn)品。氣體冷凝液中含大量的氨，工藝和環(huán)保要求均不允許無機氨進入精制工序，因此設(shè)置閃蒸工序，并使用尾氣壓縮機回收閃蒸氣，而循環(huán)壓縮機用作輸送反應(yīng)循環(huán)氣。

因要控制冷凝液中的無機氨含量，所以循環(huán)氣中必定會含有一定量的水蒸汽和未冷凝的環(huán)己胺等有機氣體，冷凝液中的無機氨再通過降壓和升溫閃蒸，出來的閃蒸氣含有無機氨、有機胺和大量水蒸汽，它們均將通過尾氣壓縮機進行氣體回收，因此壓縮機的進口除含有大量無機氨以外，還有一定量的水蒸汽、有機胺等氣體。

2 故障現(xiàn)象及分析

2.1 故障現(xiàn)象

壓縮機自投入運行后故障頻繁，主要現(xiàn)象有：1)油壓異常，持續(xù)下降；油質(zhì)異常，較短時間內(nèi)變?yōu)楹谏?)聲音異常，檢修過程發(fā)現(xiàn)油池中有膠狀物質(zhì)，膠狀物堵塞了連桿小頭瓦上的油孔，導致了小頭瓦和十字頭銷的硬磨嚴重損壞；3)空載時運行正常，帶負荷生產(chǎn)時卻異常，壓縮機連續(xù)運轉(zhuǎn)時間偏短，不超過72 h；4)三瓣式填料沿活塞桿有較明顯氣體泄漏，現(xiàn)場空氣環(huán)境較差。

2.2 原因分析

由運行之初的故障現(xiàn)象來看，所輸送的介質(zhì)中飽和蒸汽及有機胺的含量偏大，同時有機胺的沸點較高極易溶入水。在原進口工況條件下，飽和蒸汽及有機胺易冷凝造成一級氣缸積液嚴重，影響壓縮機正常運行。取樣分析結(jié)果顯示，一級氣缸排放的積液中蒸汽冷凝液質(zhì)量分數(shù)達到80%左右。

觀察尾氣壓縮機運行過程發(fā)現(xiàn)，雖然部分積液在經(jīng)過一級氣缸排放和級間分離罐排放，但二級氣缸積液仍然嚴重。在本工況下，氨和氫氣經(jīng)壓縮和冷卻后不會液化形成積液。而經(jīng)過二級壓縮后，溫度變化不大，壓力由0.25 MPa提高至0.70 MPa，因此部分飽和水蒸汽凝結(jié)成液體，而環(huán)己胺溶入冷凝水中。同時，二級分離罐積液的分析結(jié)果顯示，主要成分為環(huán)己胺的水溶液。

在壓縮機出現(xiàn)油壓偏低時，對潤滑油進行了取樣分析。結(jié)果顯示，潤滑油內(nèi)存在著環(huán)己胺。分析認為，應(yīng)是氣缸內(nèi)積液嚴重導致積液沿活塞桿進入曲軸箱，污染、稀釋了潤滑油，致使油壓偏低，并形成膠狀物質(zhì)，同時，曲軸箱微量的無機氨成分對小頭瓦等銅質(zhì)部件造成了腐蝕，最終導致了壓縮機部件嚴重磨損。

從壓縮機填料的檢修過程可以看出，壓縮機三瓣式填料與活塞桿接觸部位有一定量的磨損，填料整體有浸泡痕跡。分析得知壓縮機的V型氣缸結(jié)構(gòu)，造成了氣缸內(nèi)積液對填料的長時間浸泡，壓縮機軸瓦磨損引起活塞桿軸向竄動偏大，以上2點均對壓縮機填料的氣密性造成了嚴重影響。

3 故障處理

3.1 工藝條件優(yōu)化

在現(xiàn)有的設(shè)備條件下，并在工藝控制允許范圍，主要采取了如下優(yōu)化措施：

1)增加進口蒸汽伴管，適當提高壓縮機進氣溫度，進氣溫度由40℃提高至50℃；

2)進口緩沖罐增加絲網(wǎng)除沫器，減少飽和蒸汽進入壓縮機；

3)適當減少壓縮機級間冷卻器冷卻水用量，適當提高壓縮機排氣溫度；

4)對壓縮機氣缸積液進行定時排放。

適當提高進口及壓縮機級間溫度，可以增加水蒸汽及有機胺的飽和度，減少壓縮機一級氣缸凝結(jié)量。通過采取這些措施后，經(jīng)過一段時間的運行，發(fā)現(xiàn)壓縮機一級氣缸的積液得到了一定的控制，但壓縮機積液經(jīng)一級氣缸壓縮和排出后，仍有部分有機胺和水蒸汽經(jīng)一級冷卻器冷卻、分離罐后進入了下一級氣缸。

級間氣液分離罐的設(shè)計容積為12 L，而本工況下飽和蒸汽等冷凝形成的積液可達35 L/班（8 h/班），因此并未達到理想的氣液分離效果。針對出現(xiàn)的新問題，進行了如下改進：增加2#分離罐（約120 L）；原1#分離罐出口進2#分離罐，2#分離罐出口進壓縮機二級進口。操作時，對1#、2#分離罐進行定時排放。這樣，壓縮機二級氣缸積液明顯減少，氣缸積液排放量由原來35 L/班降至約約5 L/班，積液得到很好的控制。

3.2 設(shè)備局部結(jié)構(gòu)改進

工藝改進取得的效果明顯，但仍有少量積液能夠沿活塞桿進入曲軸箱，因此對壓縮機結(jié)構(gòu)進行了如下局部改進[1-2]：

1)在填料與刮油環(huán)之間增加擋油圈，材質(zhì)為耐油橡膠，中間段回油孔封閉，改為側(cè)面引出口，引至廢油收集罐，并定時對收集罐內(nèi)廢油回收處理。通過增加擋油圈，封閉回油孔改為側(cè)面引出，可以避免氣缸內(nèi)的積液沿活塞桿進入曲軸箱，雖然在一定程度上造成了潤滑油的浪費，但是通過擋油圈的作用，將氣缸積液從側(cè)面端口與連桿帶上的潤滑油一起引出，延長了潤滑油的使用壽命，保證了設(shè)備的連續(xù)運行。

2)增加曲軸箱油冷器。由于尾氣壓縮機主軸轉(zhuǎn)速高達740 r/min，產(chǎn)生的熱量在有限的曲軸空間里不能及時散發(fā)，因此造成油溫偏高、油壓波動頻繁的現(xiàn)象。通過增加油冷器，可以較好的維持油壓穩(wěn)定。

3)壓縮機曲軸箱側(cè)面蓋板由原來碳鋼蓋板更換為有機玻璃，以便觀察潤滑油位、油質(zhì)的變化。增加注油口，更換排油口位置，這樣可以使壓縮機在非停機狀況下進行潤滑油的置換。

4)銅質(zhì)小頭瓦更換為鋁鎂合金材質(zhì)，銅質(zhì)保持架軸承更換為鑄鐵保持架軸承，防止了無機氨對壓縮機部件的腐蝕。

5)對新的三瓣式填料檢查可以看出，其整體結(jié)構(gòu)較好，填料與活塞桿的密閉性符合要求，彈簧抱緊力適中，因此填料設(shè)計結(jié)構(gòu)是滿足條件的。在對壓縮機軸瓦進行檢修很好地控制活塞桿軸向竄動的同時，通過對壓縮機積液的處理，嚴格按照每片填料的組裝順序進行安裝，填料泄露嚴重的問題得到解決。

4 效果

壓縮機未設(shè)置備機，若出現(xiàn)故障停機，將直接導致整套生產(chǎn)線的停車。通過對壓縮機工藝條件的優(yōu)化和設(shè)備結(jié)構(gòu)的局部改進，雖然增加了一定的油品損耗和人員操作量，但壓縮機積液和油品嚴重污染、大小頭瓦頻繁磨損、填料泄露的問題得到了解決，延長了壓縮機的連續(xù)運行時間。壓縮機最初連續(xù)運行不超過72 h，如今可無故障連續(xù)運行2 880 h。壓縮機連續(xù)運行時間的延遲不僅減少了檢修費用，同時保證了生產(chǎn)裝置的長周期平穩(wěn)安全運行，由此所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益十分可觀。

5 結(jié)束語

生產(chǎn)裝置的長周期平穩(wěn)運行取決于設(shè)備的正常運行，而設(shè)備的正常運行同時取決于成熟的工藝條件。就本次遇到的問題，首先在工藝設(shè)計過程中，對壓縮機所輸送物料認識不夠，選型上造成了一定的誤差，最終導致了壓縮機故障頻發(fā)無法正常運行。面對諸如此類工況時，在壓縮機選型問題上及工藝處理上應(yīng)從如下幾點予以考慮：

1）設(shè)計完善的工藝流程并對壓縮機進口積液進行控制；2）提供準確的工藝條件，這樣廠家在設(shè)計過程中將充分考慮積液對設(shè)備造成的影響，并予以控制；3）壓縮機在結(jié)構(gòu)設(shè)計上除考慮積液的處理時，結(jié)構(gòu)布局應(yīng)更具合理性，使人員更易操作與維護；4）在經(jīng)濟條件允許的情況下，適當配置備機，在設(shè)備故障的情況下能夠保證生產(chǎn)的正常運行。

[1]馬秉騫.化工設(shè)備使用與維護[M].北京:高等教育出版社,2007:200-211.

[2]高慎琴.化工機械[M].北京:高等教育出版社,1990:533-542.

TQ051.21

B DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2011.02.016

2011-01-07；

2011-02-19