空分空氣壓縮系統運行常見故障及處理對策

郝俠偉

摘 要：汽輪機是一種旋轉式蒸汽動力裝置，壓縮機則廣泛應用于各種工藝流程中，用來輸送空氣、各種工藝氣體或混合氣體。目前，國內大部分空分裝置采用汽輪機連接壓縮機來壓縮空氣，我廠空分裝置也是采用這種形式。本文介紹我廠空氣壓縮系統在原始開車及生產運行過程中出現的故障及處理對策，并對空氣壓縮系統的穩定運行提出一些看法。

關鍵詞：汽輪機；壓縮機；故障

1 汽輪機、壓縮機的結構簡介

汽輪機分為轉動部分和靜止部分，轉動部分主要由主軸、葉輪、動葉片和聯軸器等組成，靜止部分主要由靜葉柵、隔板、汽封、氣缸等組成。壓縮機主要由密封系統、蒸汽系統和盤車系統等組成，主要有轉子、定子、和軸承等，轉子支撐在軸承上，由汽輪機驅動而高速旋轉。

2 我廠空氣壓縮系統簡介

汽輪機的分類很多，我廠采用的是抽氣凝氣式汽輪機，9.8MPa（A）高壓蒸汽進入汽輪機做功，從汽輪機中間級抽出一部分3.8MPa（A）蒸汽供后續工段利用，最終排氣以低于大氣壓力流入高真空的凝汽器。由于我廠空分系統需要不同壓力的壓縮空氣，故采用一臺汽輪機連接兩臺離心式壓縮機形式，汽輪機低壓側連接一臺壓縮機，即空壓機。汽輪機高壓側連接另一臺壓縮機，即增壓機，汽輪機與增壓機之間串聯一臺變速機，以提高增壓機轉速。空氣從空壓機進入，空壓機終端壓縮空氣進入空分系統經過洗滌、凈化之后分流出一部分氣體進入增壓機，之后增壓機提供三種不同壓力氣體在再供入空分系統。

3 我廠空氣壓縮系統在運行過程中出現的故障

3.1 離心式壓縮機排氣量波動

離心式壓縮機穩定排氣量為空分系統提供了源源不斷的原料，如果排氣量波動，不僅影響空分氧氣和氮氣的生產，導致空分系統波動，還可能因為壓縮機排氣量的不足而引起空壓機和增壓機的喘振，如果壓縮機在喘振區運行，易造成壓縮機的劇烈振動，甚至毀壞機器。導致壓縮機排氣量波動的主要因素除了設計、安裝等之外有以下幾點：

①自潔式空氣過濾器堵塞或阻力增加；②空分設備管路阻塞，阻力增加或閥門故障；③測點數據變化觸及壓縮機防喘振自保聯鎖；④離心式壓縮機自身儀器控制系統出現問題。

其中④在我廠發生過，在空分穩定運行過程中，曾出現過進口導葉波動現象，空壓機出氣量由210000Nm3/h下降至140000Nm3/h，增壓機進氣流量也迅速減少、空壓機、增壓機各出口壓力迅速降低，空壓機、增壓機防喘振點也接近防喘振紅線，由于壓縮機負荷急劇下降，空分進氣量減少，造成空分系統波動。在這種情況下，空氣壓縮系統操作人員迅速開大空壓機、增壓機防喘振閥門及各個放空閥，減小壓比，避免了壓縮機喘振。同時，空分系統操作人員迅速減少了氧氣氮氣的送出，保證空分的穩定運行，隨后，后續各個工段也做了相應的減產。此次事故對我廠的穩定生產影響甚大，因此，事后不僅對空壓機進口導葉進行了檢修，而且空壓機進口導葉由氣控閥升級為電控閥，截至目前再未出現過進口導葉波動問題。

3.2 汽輪機振動大

汽輪機是我廠最大的動設備，是空分系統的核心，也是故障最多的機器。振動是汽輪機最重要的指標之一，引起汽輪機振動大主要有以下原因：

①轉子彎曲，導致動平衡不良；②油溫或油壓不當，沒有形成油饃；③開車暖機時間不夠，造成汽機水沖擊或加負荷太快導致汽輪機震動升高；④安裝時軸承內帶入異物或油質不干凈帶入軸承異物導致振動升高。

其中④在我廠發生過，在原始開車運行過程中，汽輪機出現高壓側振動突然升高，一段時間后又恢復正常，每天會出現幾次，無固定時間規律可循，運行過程中經調整負荷、變化主蒸汽壓力、調整轉速、調節油溫也沒有解決此問題，只得停車檢修。在拆除軸瓦過程中發現軸承內帶有異物，清理安裝之后振動沒有出現異常。為防范振動異常，車間規定在開停車期間必須進行盤車，以免轉子彎曲，開車過程中要充分暖機，潤滑油定期清理。

3.3 汽輪機主蒸汽或抽汽波動

9.8MPa（A）及3.8MPa（A）蒸汽壓力波動都可能會導致我廠汽輪機聯鎖停機，所以蒸汽壓力的穩定對汽輪機穩定運行至關重要，關于蒸汽壓力波動的原因主要有：

①鍋爐設備出現問題或9.8MPa（A）蒸汽放空閥出現問題，導致主蒸汽壓力降低，汽輪機聯鎖停機；②后續工段利用3.8MPa（A）蒸汽過多或3.8MPa（A）蒸汽放空閥出現問題，導致3.8MPa（A）抽汽壓力低，觸及汽輪機抽汽壓力低聯鎖，造成汽輪機停機。

其中，汽輪機曾因②而導致停車，在這過程中，3.8MPa（A）蒸汽放空閥不受控制，自動全開，壓力降低，導致汽輪機停機。在緊急停車過程中要求之一就是必須保護機組，因此，在停車時要破真空避免冷空氣進入汽輪機，如果冷空氣進入汽輪機嚴重時可能造成轉子彎曲，在轉速到零之后再停止軸封供汽。檢修過程中，發現是因為大氣溫度低導致放空閥測點凍堵，之后為儀表測點增加保溫措施解決了此問題。

4 結束語

空氣壓縮系統是空分的心臟，在開車及運行過程中要保證其穩定運行，我們必須注意到各個方面，這其中包括公用工程即水、電、氣、油的正常，操作工要盡量避免大幅度的操作，熟悉工藝參數及故障處理對策，并能在發生故障時正確操作。

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