液環式壓縮機故障分析及解決方法

段玉明，盛楠，牛彥武

（新疆獨山子石化公司乙烯廠烯烴一聯合車間，新疆 克拉瑪依市 834000）

新疆獨山子石化公司某裝置化工火炬氣回收站布置在距化工火炬區較近苯罐區北側，北為廠7路，東為預留發展用地，南面是苯類罐區，西面為丁二烯，丁烯-1/MTBE裝置。火炬回收站設置兩臺液環壓縮機，單臺能力700m3/h，用于回收正常操作下北區各裝置的不凝氣排放以及減壓、置換排放的火炬氣，火炬氣經壓縮升壓后送入全廠燃料氣管網中，從而達到回收火炬氣，降低能耗的目的。目前由于南區排放的間歇性，火炬回收氣管線只回收北區分液罐之前的火炬氣管線引出，回收火炬氣進入火炬氣回收壓縮機，壓縮至0.56MPa后，經火炬回收氣緩沖罐，并入化工區燃料氣系統及焚燒爐。送出的回收火炬氣在燃料氣管網的上游端部，有利于燃料氣的充分混合。火炬壓縮機運行兩年里出現過兩臺壓縮機同時排液、入口管線帶液和液環補液不及時等問題，制約著壓縮機平穩運行。通過對壓縮機運行期間出現的問題，分析原因，采取措施，保證壓縮機平穩運行。

1 液環壓縮機主要部件及工作原理

1.1 液環壓縮機主要部件

（1）雙殼，它們的內壁與旋轉軸線具有雙偏心關系。

（2）單葉輪，復式，通過軸承支撐的軸來支撐。

（3）單錐管型氣體分配器，錐管固定在吸入-壓縮蓋（頭）。

（4）軸承箱提供有支撐腳，作為機器的支撐部件。

1.2 工作原理

液環壓縮機為容積式壓縮機，需要原動機來驅動，通常為電動機。旋轉的葉輪驅動泵殼內的工作液形成一個橢圓形的厚度近似均勻的環，通常稱作液環或密封環。工作液只是部分充滿內殼。由于離心力作用，工作液與每個泵殼內壁的偏心輪廓相配并在每半個旋轉周期朝向或背向旋轉中心移動。對于葉輪的兩個相鄰葉片間的密封腔室來講，旋轉的液環就相當于一個活塞。氣體在一個旋轉周的前1/4被吸入壓縮機并在隨后的1/4內被壓縮。葉輪每轉一周，都要進行兩個同步且對稱的壓縮循環。對于兩壓縮級型，上述的循環在第二級中重復進行，來自第一級的壓縮過的氣體和液體被再次壓縮來進一步的提高壓力，并且通過法蘭錐管上的兩個槽孔沿縱向排出。錐管作為氣體分配元件，帶有四個吸入口和四個排放口，且形狀不同。與吸入壓縮端蓋上的吸入和排放法蘭相配套有兩個聯軸器。端蓋頭上沿軸線方向的第三個法蘭為密封液進料口。由于內部偏心在葉輪沿旋轉軸線方向是對稱的，這就使液體和壓縮氣體對葉輪作用的徑向壓力方向相反，因此通常情況下作用在軸上的徑向壓力為零，這也就使得進出口法蘭的位置通過簡單地旋轉端頭+錐管組合180°來實現互換。

2 火炬壓縮機運行期間出現的操作問題

2.1 火炬氣回收壓縮機盤不動車

一次開工啟動壓縮機時，北區火炬壓縮機啟動時，盤不動車，壓縮機被迫解體檢修。首先檢查軸承磨損情況及軸承間隙，發現軸承定位間隙變大，判斷為軸承間隙變大后導致壓縮機后端蓋上的定位槽和葉輪口環之間有摩擦。該壓縮機單端滾動軸承支撐、固定，滾動軸承由于自身結構定位作用相對于滑動軸承效果要差，并且容易造成滾軸磨損，而滾軸磨損之后又會導致葉輪和錐形體定位偏差變大，甚至造成磨損、觸碰。所以解決此問題可以通過改變軸承形式，將滾動軸承變成滑動軸承來實現，該壓縮機轉速不高，滑動軸承可以滿足需求。盡量避免造成錐形體和葉輪摩擦損傷，因為該備件價格昂貴。圖1為葉輪和錐形體磨損圖。

2.2 檢修所需的工機具、量具

專用工具：拆除葉輪專用工具，拆除機封專用工具。常用工具：套筒扳手30（帶加長桿，葉輪背冒較深）、公制扳手30、27、24、22、19、18、17、14、13，M20、M16吊耳、內六方一套。其他：榔頭、起子、撬棍、套筒加長桿、管鉗、銼刀、什錦銼、鋸弓、2T倒鏈2個，軟繩子4根，鋼絲繩2根。易耗品：砂紙、大布、松動劑、毛氈子、記號筆、塑料布、四氟帶。量具：游標卡尺、深度尺、塞尺、鉛絲、水平尺。

（1）檢修的重點。①測量轉子跳動；②更換軸承；③消除葉輪和殼體磨損缺陷；④調整轉子竄量。

（2）檢修注意事項。軸向調轉子竄量時，不能用力過猛，以免剛性件摩擦太大。

（3）檢修安全質量控制。①防止機械傷害；②主要檢修數據：轉子軸向間隙：0.30。③備件更換情況。

（4）這次檢修主要更換備件（如表1）。

2.3 兩臺壓縮機同時排液，造成北區火炬壓縮機聯鎖停機

圖1 葉輪和錐形體磨損照片

表1

壓縮機運行平穩，操作人員發現北區火炬氣壓縮機出口分液罐液位高報警，隨即通知外操至現場開副線閥，十幾秒后小室液位高聯鎖停機，時間短，來不及處理，導致停機。

（1）通過分析原因發現。火炬氣壓縮機分離器小室液位高于250mm時自動排液至200mm關閉，液位高于350mm時聯鎖停機。目前將壓縮機出口罐流程由苯類罐區的地下罐改至跨管廊至火炬水封罐，改變了壓縮機出口罐排液壓差：原設計壓縮機出口壓力700kPaG，現壓縮機出口實際操作壓力500kPaG，排放引至火炬水封罐壓力損失約250kPa，實際排放壓差約250kPa，遠遠低于原設計700kPa，造成壓縮機在運行過程中工作液的排放不暢，南北區火炬氣壓縮機同時排液，造成出口分液罐液位小室液位達到高聯鎖。火炬水封罐液位高，引起壓縮機小室排放不暢，液位快速上漲。最終造成兩臺壓縮機同時排液，液位高聯鎖，壓縮機停機，流量中斷。

（2）預防措施。分析停機原因，通過升高壓縮機出口操作壓力，由原500kPaG提高至560kPaG，增加小室排液壓差，加快小室排液速度。水封罐液位控制在1400mm左右，保證壓縮機入口壓力同時，不影響小室排放。

2.4 壓縮機出口流量下降，入口壓力波動大

正常生產期間，火炬外送量出現下降，壓縮機振動和溫度正常。操作人員對兩臺壓縮機分別補液兩次，流量恢復正常。同時壓縮機入口壓力出現大幅波動，返程閥自動調節無法滿足入口壓力穩定，及時將回流閥手動控制，防止入口壓力低聯鎖，對兩臺壓縮機入口管線低點排液。由于返程閥全開，入口壓力波動，變頻也隨之變化，將變頻打手動控制，來穩定轉速。入口排液完成，入口壓力穩定，緩慢關閉返程閥，出口閥逐漸有開度，流量恢復正常。

（1）根據入口壓力波動，分析帶液原因。火炬排放裝置設備檢修，蒸煮排放物排放至火炬，液體進入壓縮機入口管線，造成壓縮機出口壓力波動，流量下降。火炬壓縮機運行一段時間后，火炬氣中油相被排放液吸收。分離罐中油相會逐漸增多，導致密封液返回壓縮機時帶油，進入壓縮機，工況發生變化，導致出口調節閥關小，流量下降。現場對壓縮機液環工作液進行置換，通過補水閥旁路強制小室排放，流量恢復正常。補液過程中由于補液線離入口管線近，返程部分壓力，液體進入入口管線，導致入口管線積液增多。

（2）預防措施。及時聯系調度，火炬排放裝置是否有設備蒸煮，排放物至火炬，液體進入壓縮機入口管線，造成壓縮機入口壓力波動，流量下降。密封液補充管線離入口U型彎很近，返程閥在密封液補充線下方，返沖閥打開后，導致密封液進入口管線，增加入口管線排液量。將連接入口管線的返程線高于密封液補充線，密封液就不會倒串。

3 長周期運行任重而道遠

通過經驗的積累，維修人員基本掌握了火炬氣回收壓縮機的故障原因，并能開展修理，減少了開車時間，火炬氣回收壓縮機平穩運行，從而達到回收火炬氣，節能減排目的。同時還需要對每次開、停機進行總結，對運行參數加強監控，現場加強巡檢，通過技改技措，保證火炬氣回收。