氨壓縮機(jī)組干氣密封損壞及聯(lián)軸器損傷事故分析與預(yù)防措施

劉 洋

(安徽晉煤中能化工股份有限公司， 安徽臨泉 236400)

某化工企業(yè)一期合成氨凈化裝置有1臺(tái)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的氨氣體離心壓縮機(jī)組(簡(jiǎn)稱氨壓縮機(jī)組)，作用是將低溫甲醇洗裝置的氣氨壓縮，將低壓氣體提壓至可冷凝的壓力，從而為甲醇洗裝置提供足夠的冷量。負(fù)荷試車期間，氨壓縮機(jī)組高壓缸干氣密封一級(jí)泄漏量突然增大，拆檢發(fā)現(xiàn)高壓缸兩端干氣密封一級(jí)密封環(huán)碎裂，同時(shí)高壓缸和低壓缸無(wú)鍵半聯(lián)軸器內(nèi)孔磨損，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器位置劃傷嚴(yán)重，最終返廠檢修處理。經(jīng)企業(yè)估算直接損失約1 600萬(wàn)元。

1 事故經(jīng)過(guò)

該氨壓縮機(jī)組由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為3MCL457+2MCL406，共有2個(gè)缸，13級(jí)5段壓縮，軸端密封采用大連華陽(yáng)密封股份有限公司生產(chǎn)的兩級(jí)串聯(lián)式結(jié)構(gòu)干氣密封。

1.1 第一次負(fù)荷試車

2019年12月1日14:20：00暖機(jī)升速，17：45：00過(guò)臨界轉(zhuǎn)速;12月2日00:32：00待系統(tǒng)穩(wěn)定后升速到9 000 r/min，06:43:00降速到8 000 r/min,氨分離器液位滿，發(fā)生帶液，機(jī)組發(fā)生喘振，啟動(dòng)液氨泵不能降低液位,08:26:00系統(tǒng)調(diào)整轉(zhuǎn)速到7 000 r/min,帶液沒有緩解，氨壓縮機(jī)組高壓缸軸位移瞬間高于0.83 mm/0.84 mm,聯(lián)鎖停車。

1.2 第二次負(fù)荷試車

2019年12月2日14:43：00暖機(jī)，16:58:00升速到9 000 r/min,一號(hào)分離器液位滿，機(jī)組開始帶液，轉(zhuǎn)速波動(dòng)大,17：32：00系統(tǒng)調(diào)整后帶液情況沒有好轉(zhuǎn)，主汽門開度變大，為此手動(dòng)停車，保證蒸汽壓力。

1.3 第三次負(fù)荷試車

2019年12月2日20:41:00暖機(jī)，23:27:00過(guò)臨界轉(zhuǎn)速后將轉(zhuǎn)速升到8 000 r/min，發(fā)現(xiàn)氨分離器液位過(guò)高，氨壓縮機(jī)組進(jìn)口流量波動(dòng)大，機(jī)組發(fā)生喘振，機(jī)組振動(dòng)值VIA2270101報(bào)警，為了保護(hù)機(jī)組緊急手動(dòng)停車。

1.4 第四次負(fù)荷試車

2019年12月3日16:20:00暖機(jī)，18:28:00過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，19:17:00降速，21:28:00再次過(guò)臨界轉(zhuǎn)速(7 200 r/min)，22:59：00集散控制系統(tǒng)(DCS)緊急停車。

2019年12月6日上午系統(tǒng)置換后，開始拆卸氨壓縮機(jī)組軸承、推力盤等，準(zhǔn)備更換干氣密封。2019年12月8日16：00:00取下高壓缸非驅(qū)動(dòng)端聯(lián)軸器，發(fā)現(xiàn)整個(gè)與半聯(lián)軸器連接的位置出現(xiàn)嚴(yán)重劃傷，12月9日上午經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后，認(rèn)為高壓缸轉(zhuǎn)子非驅(qū)動(dòng)端聯(lián)軸器位置損傷嚴(yán)重，需要將高壓缸轉(zhuǎn)子和低壓缸轉(zhuǎn)子返廠進(jìn)行修復(fù)。

2 損傷情況

2.1 干氣密封

氨壓縮機(jī)組4套干氣密封高壓缸中2套泄漏體積流量超過(guò)高高報(bào)警值(32 m3/h)達(dá)到34 m3/h，低壓缸中2套泄漏體積流量達(dá)到高報(bào)警值(16 m3/h)。拆檢發(fā)現(xiàn)高壓缸中2套一級(jí)密封環(huán)碎裂，低壓缸中2套干氣密封一級(jí)密封磨損嚴(yán)重，無(wú)法使用(見圖1),需要重新購(gòu)買4套干氣密封。

圖1 損壞的干氣密封

2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)部分

聯(lián)軸器膜片組變形(見圖2)，最大膜片組張口5 mm，無(wú)法使用，需要重新購(gòu)買聯(lián)軸器。損壞的半聯(lián)軸器照片見圖3。

圖2 變形的聯(lián)軸器膜片

圖3 損壞的半聯(lián)軸器

高壓缸非驅(qū)動(dòng)端半聯(lián)軸器取下后，內(nèi)孔完好，損傷面積不足20%。低壓缸驅(qū)動(dòng)端半聯(lián)軸器上車床車削，做報(bào)廢處理。需要重新購(gòu)買聯(lián)軸器。

高壓缸非驅(qū)動(dòng)端聯(lián)軸器軸頭和低壓缸驅(qū)動(dòng)端聯(lián)軸器軸頭表面有軸向和旋轉(zhuǎn)方向的劃痕(見圖4)，最深0.5 mm，軸向最長(zhǎng)10 mm,旋轉(zhuǎn)方向最長(zhǎng)30 mm。劃傷非均勻布滿整個(gè)聯(lián)軸器內(nèi)孔在主軸上的位置，損傷面積達(dá)到60%～80%，2根轉(zhuǎn)子需要返廠處理。

圖4 損壞的轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器軸頭

3 存在問題及原因分析

(1) 相關(guān)操作人員的業(yè)務(wù)能力差，不夠敬業(yè)。分析原因?yàn)椋孩?主要操作人員違反操作規(guī)程,當(dāng)機(jī)組異常振動(dòng)和分離器長(zhǎng)時(shí)間帶液時(shí)不能及時(shí)有效地消除，導(dǎo)致聯(lián)鎖跳車。② 開車前企業(yè)沒有組織培訓(xùn),操作人員對(duì)機(jī)組開車步驟不熟悉，關(guān)鍵操作參數(shù)不能掌握。③ 操作人員業(yè)務(wù)技能不精，對(duì)異常情況的判斷不正確。④ 操作人員不夠敬業(yè)，沒有精心操作,對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)沒有及時(shí)關(guān)注[1-2]。開車過(guò)程中，DCS操作人員沒有嚴(yán)密監(jiān)視主要參數(shù)(氨分離器滿液位,10 min內(nèi)高壓缸推力軸承兩側(cè)溫度從60 ℃、62 ℃漲到74 ℃、76 ℃)，只是通過(guò)降低轉(zhuǎn)速和反復(fù)啟停泵認(rèn)為可以控制機(jī)組異常振動(dòng)，沒有果斷停機(jī)處理，最終導(dǎo)致機(jī)組聯(lián)鎖跳車。

(2) 隨意摘除機(jī)組安全聯(lián)鎖，導(dǎo)致4套干氣密封損壞。分析原因?yàn)椋孩?沒有報(bào)警、聯(lián)鎖管理制度，設(shè)備的聯(lián)鎖是保護(hù)機(jī)組運(yùn)行的最后防線，沒有意識(shí)到聯(lián)鎖的解除是化工安全生產(chǎn)的重大隱患，沒有建立機(jī)組聯(lián)鎖解除審批程序[3-4]。② DCS管理存在問題,操作人員的機(jī)組界面不應(yīng)該具有摘除機(jī)組聯(lián)鎖的功能。③ 操作及相關(guān)人員的業(yè)務(wù)能力差，對(duì)機(jī)組位移高報(bào)原因判斷錯(cuò)誤，一致認(rèn)為是假數(shù)據(jù)，最終違章指揮摘除聯(lián)鎖，導(dǎo)致氨壓縮機(jī)組的4套干氣密封損壞。

(3) 違章指揮和違章作業(yè)，導(dǎo)致聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子返廠檢修。分析原因?yàn)椋孩?當(dāng)試車過(guò)程中，機(jī)組多次出現(xiàn)異常情況，反復(fù)試車導(dǎo)致小問題變大故障，最終導(dǎo)致聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子返廠檢修。② 安裝人員違反安裝操作規(guī)程，安裝聯(lián)軸器時(shí)沒有使聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)子配合處接觸面達(dá)到85%，在裝配時(shí)沒有按照設(shè)備安裝作業(yè)指導(dǎo)書的操作步驟進(jìn)行安裝;當(dāng)高壓泵和低壓泵配合打壓無(wú)法安裝時(shí)，只能利用低壓泵死推半聯(lián)軸器，直至損傷半聯(lián)軸器和主軸，嚴(yán)重違章作業(yè)(標(biāo)準(zhǔn)高壓泵的推力把聯(lián)軸器內(nèi)孔撐大，低壓泵推進(jìn)半聯(lián)軸器)。③ 安裝人員沒有按照檢修規(guī)程要求安裝半聯(lián)軸器(廠家圖紙要求軸頭尺寸為3.0 mm，實(shí)際為4.2 mm,半聯(lián)軸器少推1.2 mm)，導(dǎo)致半聯(lián)軸器不能承受轉(zhuǎn)子的扭矩，最終聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子主軸發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)，損傷主軸。

(4) 管理人員沒有履職盡責(zé)。工藝介質(zhì)管道焊接沒有嚴(yán)格執(zhí)行氬弧焊接打底焊接工藝，管道安裝監(jiān)管不到位，且焊接完畢后管道吹掃結(jié)果不合格(2臺(tái)液氨泵進(jìn)口濾網(wǎng)全部由焊渣及雜物堵死)沒有在使用前對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

4 防范措施

(1) 加強(qiáng)操作人員的操作技能和操作規(guī)程培訓(xùn)，杜絕違反操作規(guī)程的情況發(fā)生。

經(jīng)常組織業(yè)務(wù)知識(shí)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，增加維修人員的檢維修技能，通過(guò)培訓(xùn)考試提高理論知識(shí)。在安裝新機(jī)組時(shí)，應(yīng)對(duì)照機(jī)組安裝說(shuō)明書和操作規(guī)程進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以提高操作人員對(duì)設(shè)備的認(rèn)知能力，使其了解操作步驟和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，最后通過(guò)考試來(lái)檢查操作人員對(duì)其掌握的情況。同時(shí),組織全部操作人員對(duì)機(jī)組試車進(jìn)行事故預(yù)想，并通過(guò)反事故演練來(lái)增加對(duì)突發(fā)異常情況的現(xiàn)場(chǎng)處置能力，減小和避免事故的發(fā)生。提高員工素養(yǎng)，精心操作，操作維修及其他相關(guān)人員要履職盡責(zé)。

(2) 加強(qiáng)檢修人員的業(yè)務(wù)技能，杜絕違章作業(yè)。

檢修人員首先要熟悉設(shè)備的技術(shù)說(shuō)明書,對(duì)操作的設(shè)備做到懂性能、懂原理、懂結(jié)構(gòu)、懂用途，同時(shí)做到會(huì)實(shí)際操作、會(huì)維護(hù)保養(yǎng)、會(huì)排除故障，及時(shí)正確判斷設(shè)備存在的問題，找到正確的解決方法。嚴(yán)格按照檢修規(guī)程檢修，相關(guān)負(fù)責(zé)人要能履職盡職，保證檢修過(guò)程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和真實(shí)。推行《檢修作業(yè)流程卡》的檢修模式，可以避免忘記一些關(guān)鍵步驟和施工數(shù)據(jù)，每做一步都需要責(zé)任人簽字確認(rèn)，達(dá)到檢修步驟正確的目的。做好機(jī)組拆卸及安裝時(shí)的尺寸數(shù)據(jù)測(cè)量，對(duì)待關(guān)鍵的數(shù)據(jù)要反復(fù)核對(duì)并做好記錄、留好照片和相應(yīng)的證明測(cè)量物品(鉛絲類)。每次檢修后要及時(shí)完善設(shè)備的檢修檔案記錄，對(duì)相關(guān)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行積累,建立數(shù)據(jù)庫(kù)，總結(jié)檢修經(jīng)驗(yàn)。

(3) 提高維修、操作及管理人員的履職盡職能力，遵守規(guī)章，安全作業(yè)，杜絕違章指揮。

操作及管理人員要遵守規(guī)章。管理人員工作作風(fēng)要扎實(shí)，遇到困難要深入了解實(shí)情，深挖問題根源,切實(shí)解決實(shí)際問題。操作人員要堅(jiān)持依法按章辦事，敢于拒絕違章指揮，對(duì)于違章不能存有絲毫的僥幸心理和麻痹大意的想法。維修、操作及管理人員要從內(nèi)心敬畏安全，敬畏職責(zé)，敬畏規(guī)則，不能做違反規(guī)則的事。

(4) 規(guī)范機(jī)組報(bào)警、聯(lián)鎖拆除和恢復(fù)的管理規(guī)定，并嚴(yán)格執(zhí)行。

聯(lián)鎖出現(xiàn)異常時(shí)，首先要檢查出真正的原因，并進(jìn)行消除。試車期間禁止解除聯(lián)鎖。DCS設(shè)置權(quán)限，操作人員在微機(jī)界面無(wú)法摘除聯(lián)鎖，利用機(jī)制保證操作人員的行為。機(jī)組任何聯(lián)鎖的變更最終必須經(jīng)過(guò)主管生產(chǎn)廠長(zhǎng)簽字批準(zhǔn)后由電儀車間負(fù)責(zé)人員實(shí)施，并保留變更實(shí)時(shí)記錄。

(5) 規(guī)范檢修，做到計(jì)劃性管理，減少設(shè)備非正常損壞，避免事故的發(fā)生。

做好設(shè)備檢修的計(jì)劃性管理。計(jì)劃性檢修可以根據(jù)設(shè)備的重要程度、損壞的頻次，分為小修、中修、大修。推進(jìn)設(shè)備檢修方案或檢維修作業(yè)指導(dǎo)書的工作，用標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范檢修細(xì)節(jié)行為，保證質(zhì)量。計(jì)劃性檢修可以做到提前預(yù)防、充足準(zhǔn)備，檢修方案可以規(guī)范檢修行為和細(xì)節(jié)，保證檢修質(zhì)量，最終達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備的運(yùn)行周期，保證裝置的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)找出設(shè)備運(yùn)行中存在的問題，分析出干氣密封損壞的原因，制定相應(yīng)的防范措施并落實(shí)整改，保證氨壓縮機(jī)組平穩(wěn)、高效、長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，也為氨壓縮機(jī)組今后操作和設(shè)備的維護(hù)工作積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。