柴油加氫往復式壓縮機故障分析及處理

O 金滿球

（九江檢安石化工程有限公司 江西 332004）

柴油加氫往復式壓縮機故障分析及處理

O 金滿球

（九江檢安石化工程有限公司 江西 332004）

本文對我國某煉化公司柴油加氫往復式壓縮機配件結(jié)構(gòu)進行概述，結(jié)合運行過程中遇到的故障問題進行分析，同時根據(jù)實際工藝過程與對機組的數(shù)次維修經(jīng)驗，尋找到了機組故障的根本原因，并提出了相應的處理方案，收獲了顯著的成效，為相同類型的往復式壓縮機長時間運轉(zhuǎn)提供參考價值。

柴油加氫；往復式壓縮機；故障分析；處理

引言

本文介紹兩臺柴油加氫裝置，其型號為4M80新氫化往復式壓縮機，是由我國某壓縮工廠設計生產(chǎn)，構(gòu)造型號為兩級四列雙作用平衡型。A機裝配有Hydrocom氣量調(diào)控裝置，B機設定吸入氣閥卸荷器，可實施0%～100%的負荷調(diào)控，這兩臺機組由2008年開始投入生產(chǎn)。壓縮機裝置將柴油和航煤加氫聯(lián)合一起，受到占地面積、投入成本和操作方面的因素限制，借助柴油加氫新氫壓縮機一級氣缸為航煤加氫裝備供應循環(huán)氫。其中航煤加氫裝置循環(huán)和界區(qū)外新氫混合后沖入壓縮機入口分液罐D(zhuǎn)106，通過壓縮機一級壓縮之后，少量氫氣重返航煤加氫裝備，剩余部分步入二級氣缸實現(xiàn)壓縮。

一、機組故障情況

柴油加氫裝配新氫壓縮機自投入生產(chǎn)開始，運轉(zhuǎn)始終不夠穩(wěn)定，特別是在一次大幅度維修之后，機組已經(jīng)多次因為故障導致停機情況，其故障主要體現(xiàn)為：一級排氣溫度過高、一級填料泄露、活塞桿下降、一級排氣壓力降低等。機組高頻率出現(xiàn)障礙，嚴重影響了機組的正常運轉(zhuǎn)。筆者記錄了新氫壓縮機故障方式以及相應的維修方式，如圖1所示：

圖1 柴油加氫裝置K101AB故障和維修情況

鑒于K101AB屬于節(jié)能設備，造成其長時間運行使用，故障發(fā)生概率較高。根據(jù)維修情況來看，新氫壓縮機故障問題主要位于一級氣缸，主要是受到銨鹽結(jié)晶的影響，造成氣閥破損、填料泄露、密封環(huán)破壞，以及活塞支撐環(huán)出現(xiàn)問題。

二、分析故障的主要原因

自該裝置投入運行開始后始終正常運行，在運行三年后進行了一次大檢修，且在檢修完成后再次投入使用。盡管該裝置在檢修過程中，出現(xiàn)氣閥破損、填料外泄等問題，但是其故障發(fā)生概率較低，容易出現(xiàn)損壞的零件使用周末仍然能夠滿足設計需求。所以，往復式壓縮機自身設計是不存在問題的，故障的主要原因是由銨鹽結(jié)晶引起。銨鹽是怎樣形成的，以及怎樣正確避免銨鹽結(jié)晶出現(xiàn)，是改善該問題的關鍵所在。

1.檢修過程中發(fā)現(xiàn)的問題

在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，以下幾點問題：第一，壓縮機入口過濾位置和入口管線中均出現(xiàn)銨鹽，且壓縮機一級出入口氣閥閥座和閥片位置都出現(xiàn)銨鹽。第二，一級氣缸內(nèi)部分流通道中存有銨鹽，缸內(nèi)活塞環(huán)和支撐環(huán)相互作用產(chǎn)生了粘稠狀物質(zhì)，附著在氣缸內(nèi)部。第三，二級進排氣閥中并未檢測到銨鹽結(jié)晶存在。第四，一級氣缸內(nèi)濕度超出，一級入口緩沖罐底部存有少量不明液體。

2.故障主要原因分析

針對近氣閥和排氣閥污垢進行采樣分析，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示：在污垢中有10%位C1元素，有3%位N元素，基本滿足NH4Cl中Cl與N的組成成分要求，進而判斷污垢為NH4Cl結(jié)晶。通過對工藝過程分析，將產(chǎn)生銨鹽結(jié)晶加速的主要原因分為以下兩點：

(1)結(jié)合圖1，裝置界區(qū)以來的氫氣和航煤加氫裝配的循環(huán)氫在入口位置提前混合，隨后流入新氫壓縮機內(nèi)，裝置界區(qū)之外的氫氣屬于重整裝置的氫氣，其主要成分為Cl。而航煤加氫裝置在運行過程中主要形成NH3，且進入循環(huán)氫內(nèi)，進而使得壓縮機入口與一級氫缸出現(xiàn)NH4Cl結(jié)晶。鑒于新氫中存有的Cl和NH3并不是太多，所以銨鹽結(jié)晶產(chǎn)生主要在一級階段，當氣體流入二級氣缸后并未發(fā)現(xiàn)銨鹽存在。

(2)航煤循環(huán)氫工藝變動

航煤循環(huán)氫設備在大檢修后，為更好的降低其H2S對設備的腐蝕性，特意增添了氨洗塔，利用氨液消除循環(huán)氫內(nèi)的氨與硫化氫。自大檢修過程之后，航煤循環(huán)氫設備內(nèi)的氫中氨含量得到了大幅度降低，主要是因為氨液很好的吸取掉了循環(huán)氫內(nèi)的氨，盡管氨的含量大幅度下降，但從設備運轉(zhuǎn)角度來看，銨鹽結(jié)晶的反應速度卻加快了許多，主要是因為大量的循環(huán)氨氣體由經(jīng)氨洗塔時，自身攜帶了一些液體，正是由于循環(huán)氫內(nèi)含有水蒸氣，加快了氨鹽結(jié)晶情況出現(xiàn)。氨含量變化情況如圖2：

圖2 航煤加氫循環(huán)氨含量變化情況

3.銨鹽結(jié)晶的不良影響

銨鹽結(jié)晶對往復式壓縮機造成的影響主要有以下幾點：第一，導致入口過濾器差壓變高。銨鹽結(jié)晶停留在過濾器的濾網(wǎng)上，主要造成過濾器差壓在短時間內(nèi)上升至0.1MPa，很容易導致濾網(wǎng)破裂并進入壓縮機內(nèi)部。第二，影響氣閥正常運行。銨鹽結(jié)晶處于氣閥之上，堵住了氣閥的流道，降低了有效流通區(qū)間，使得壓縮機氣量較小。此外，顆粒狀的銨鹽附著在氣閥片和閥座上，當氣閥閥片高速運轉(zhuǎn)時，很容易使得閥座出現(xiàn)破損，導致閥片破裂，在極大程度上影響氣閥的使用周期。第三，銨鹽結(jié)晶如果進入氣缸內(nèi)，很容易造成活塞支撐環(huán)、密封環(huán)，以及填料損壞?；钊芊猸h(huán)在損壞后，很容易使得活塞桿下降，氣缸內(nèi)氣體相互作用，排氣溫度大幅度上升，排氣壓力下滑，排氣量無法保證設備運行要求。第四，銨鹽結(jié)晶附著于氣缸內(nèi)壁，污垢形成后很容易腐蝕設備。第五，當銨鹽結(jié)晶附著在管道、緩沖罐內(nèi)壁時，必須按時進行清洗，否則將給設備運行埋下安全隱患。

三、處理方法

1.減少新氫內(nèi)氯含量

受到施工環(huán)境、工藝流程、資金等因素的限制，在柴油加氫設備中使用脫氯罐的方法是不科學的。要想減少銨鹽結(jié)晶，就增強對氯含量的檢測和控制，時刻關注脫氯劑量和效果。受到其它因素的限制，相關人員無法準確計算出氫氣中氯含量，所以要將脫氯劑更換周期進行變更，從之前的半年一次更改至3個月一次。雖然，這樣增加了脫氯劑的消費成本，但是減緩了銨鹽結(jié)晶的形成速度。

2.優(yōu)化航煤循環(huán)氫的銨洗過程

鑒于大檢修過程中，使用增強胺洗塔的方法，可以減少航煤循環(huán)氫內(nèi)的HCL與氨含量，但是鑒于胺溶液一直存在，使得循環(huán)氫內(nèi)的濕度大幅度增加，加快了銨鹽結(jié)晶的形成速度。所以，為了更好的規(guī)避循環(huán)氫內(nèi)夾雜著液體，在氨洗塔的后方引增添旋風分割器，分離出循環(huán)氫內(nèi)的液體和水蒸氣。

3.增添航煤循環(huán)氫的排放流程

航煤加氫設備在設計過程中，循環(huán)氫在設計過程中并未考慮到排放流程，即通過反應系統(tǒng)和區(qū)分系統(tǒng)之后循環(huán)氫只可以進入到壓縮機內(nèi)。這種情況下，如果壓縮機因為故障問題停機，航煤設備將停止運行。在航煤循環(huán)氫組成惡化后，僅許可其進入壓縮機組并造成機組出現(xiàn)問題。所以，為了更好的規(guī)避上述情況出現(xiàn)，在航煤加氫循環(huán)氫設備內(nèi)部增添一條去氫氣提純設備的通道，使其在設備故障時仍然可以運行。即便是機組運行情況連續(xù)惡化，同樣可以利用該裝置，預防壓縮機出現(xiàn)停止運行情況發(fā)生。

4.增強對壓縮機正常運轉(zhuǎn)時的監(jiān)控

增強對壓縮機機組正常運轉(zhuǎn)時的監(jiān)控，能有效提升其運行效率，避免銨鹽結(jié)晶快速形成。監(jiān)控方式主要包括：壓縮機的排氣量、進氣量、排氣溫濕度、活塞桿下沉情況，以及填料是否泄漏等。銨鹽結(jié)晶出現(xiàn)在氣閥上時，將使得氣閥閉合不嚴，排氣溫度大幅度上升。若銨鹽結(jié)晶狀況始終出現(xiàn)，將導致排氣溫度進一步提升、排氣壓力減少、以及排氣量不足的情況出現(xiàn)。更為糟糕的是，將使得填料、活塞支撐環(huán)與密封環(huán)受到損壞，造成活塞桿大幅度下沉情況出現(xiàn)。所以，增對壓縮機運行情況和參數(shù)進行監(jiān)控，能夠更早的發(fā)現(xiàn)機組中存有的問題，快速制定解決方案，避免銨鹽結(jié)晶大量形成，進而起到保護壓縮機的目的。

5.整改效果概述

通過上述4種方式整改，新氫壓縮機組的運行情況得到了很好的提升，自檢修完成投入到生產(chǎn)過程中，機組的各項數(shù)據(jù)都保持正常。隨后對壓縮機機組進行計劃性停機檢測，僅在過濾器和一級進排氣閥上找到了少數(shù)的銨鹽結(jié)晶，對其實施清除之后開機正常運行，機組運轉(zhuǎn)至現(xiàn)在仍然平穩(wěn)，并受到銨鹽結(jié)晶直接導致的停機。不過，受到裝備工藝過程的限制，想要在機組內(nèi)部避免銨鹽結(jié)晶存在，仍然需要更進一步的優(yōu)化整改工業(yè)，例如：科學分析新氫中氯含量，定期使用效果明顯的脫氯劑、密切監(jiān)控壓縮機組運行參數(shù)等。

四、結(jié)語

加氫設備新氫壓縮機機組是加氫反應系統(tǒng)供應新氫，是其正常運轉(zhuǎn)和檢修的核心設施。新氫壓縮機是往復式活塞壓縮機，其運動零部件非常多，構(gòu)造較為復雜，很容易因為某個問題，造成機組整體停止運轉(zhuǎn)，極大的影響壓縮機組運行效果。此外，壓縮機組額定功率極大，排氣壓力非常高，同時輸入、輸出的氣體具有易燃易爆特點，很容易造成特大事故，因此，對于柴油加氫往復式壓縮機故障原因進行分析和處理意義重大。

本文首先對機組故障情況進行分析，隨后介紹了機組故障的主要原因，在研究過程中發(fā)現(xiàn)銨鹽結(jié)晶的形成，是造成柴油加氫往復式壓縮機故障的根本原因，同時提成了相應的處理方案，并就其整改效果進行了介紹，為同類壓縮機正常運行提供相應的參考。在歷經(jīng)一年多的運用后，該壓縮機始終正常運轉(zhuǎn)，確保了設備的安全穩(wěn)定生產(chǎn)，收獲了顯著成效。

Hydrogenated Reciprocating Compressor

Jin Manqiu
（Jiujiang Jianan Petrochemical Engineering co., LTD, Jiangxi, 332004）

With the rapid In this paper, summary is taken on theparts structure ofthe diesel hydrogenation reciprocating compressor of onerefining companyin China, and takes analysis on themalfunction problemsappearing in the process of operation. Besides, get theroot causes of unit malfunction according to actual technological process and the times of maintenance experience of unit,put forward the corresponding treatment scheme and achieve significant results, whichprovide reference valuefor the long-timeoperation ofthe same type of reciprocating compressor.

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金滿球（1987～），男，九江檢安石化工程有限公司，研究方向：煉油化工傳動設備故障分析與處理。