氨壓縮機組干氣密封損壞及聯軸器損傷事故分析與預防措施

劉 洋

(安徽晉煤中能化工股份有限公司， 安徽臨泉 236400)

某化工企業一期合成氨凈化裝置有1臺汽輪機驅動的氨氣體離心壓縮機組(簡稱氨壓縮機組)，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。負荷試車期間，氨壓縮機組高壓缸干氣密封一級泄漏量突然增大，拆檢發現高壓缸兩端干氣密封一級密封環碎裂，同時高壓缸和低壓缸無鍵半聯軸器內孔磨損，相應的轉子聯軸器位置劃傷嚴重，最終返廠檢修處理。經企業估算直接損失約1 600萬元。

1 事故經過

該氨壓縮機組由沈陽鼓風機集團股份有限公司生產，型號為3MCL457+2MCL406，共有2個缸，13級5段壓縮，軸端密封采用大連華陽密封股份有限公司生產的兩級串聯式結構干氣密封。

1.1 第一次負荷試車

2019年12月1日14:20：00暖機升速，17：45：00過臨界轉速;12月2日00:32：00待系統穩定后升速到9 000 r/min，06:43:00降速到8 000 r/min,氨分離器液位滿，發生帶液，機組發生喘振，啟動液氨泵不能降低液位,08:26:00系統調整轉速到7 000 r/min,帶液沒有緩解，氨壓縮機組高壓缸軸位移瞬間高于0.83 mm/0.84 mm,聯鎖停車。

1.2 第二次負荷試車

2019年12月2日14:43：00暖機，16:58:00升速到9 000 r/min,一號分離器液位滿，機組開始帶液，轉速波動大,17：32：00系統調整后帶液情況沒有好轉，主汽門開度變大，為此手動停車，保證蒸汽壓力。

1.3 第三次負荷試車

2019年12月2日20:41:00暖機，23:27:00過臨界轉速后將轉速升到8 000 r/min，發現氨分離器液位過高，氨壓縮機組進口流量波動大，機組發生喘振，機組振動值VIA2270101報警，為了保護機組緊急手動停車。

1.4 第四次負荷試車

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

2019年12月6日上午系統置換后，開始拆卸氨壓縮機組軸承、推力盤等，準備更換干氣密封。2019年12月8日16：00:00取下高壓缸非驅動端聯軸器，發現整個與半聯軸器連接的位置出現嚴重劃傷，12月9日上午經現場服務人員現場確認后，認為高壓缸轉子非驅動端聯軸器位置損傷嚴重，需要將高壓缸轉子和低壓缸轉子返廠進行修復。

2 損傷情況

2.1 干氣密封

氨壓縮機組4套干氣密封高壓缸中2套泄漏體積流量超過高高報警值(32 m3/h)達到34 m3/h，低壓缸中2套泄漏體積流量達到高報警值(16 m3/h)。拆檢發現高壓缸中2套一級密封環碎裂，低壓缸中2套干氣密封一級密封磨損嚴重，無法使用(見圖1),需要重新購買4套干氣密封。

圖1 損壞的干氣密封

2.2 轉動部分

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

圖2 變形的聯軸器膜片

圖3 損壞的半聯軸器

高壓缸非驅動端半聯軸器取下后，內孔完好，損傷面積不足20%。低壓缸驅動端半聯軸器上車床車削，做報廢處理。需要重新購買聯軸器。

高壓缸非驅動端聯軸器軸頭和低壓缸驅動端聯軸器軸頭表面有軸向和旋轉方向的劃痕(見圖4)，最深0.5 mm，軸向最長10 mm,旋轉方向最長30 mm。劃傷非均勻布滿整個聯軸器內孔在主軸上的位置，損傷面積達到60%～80%，2根轉子需要返廠處理。

圖4 損壞的轉子聯軸器軸頭

3 存在問題及原因分析

(1) 相關操作人員的業務能力差，不夠敬業。分析原因為：① 主要操作人員違反操作規程,當機組異常振動和分離器長時間帶液時不能及時有效地消除，導致聯鎖跳車。② 開車前企業沒有組織培訓,操作人員對機組開車步驟不熟悉，關鍵操作參數不能掌握。③ 操作人員業務技能不精，對異常情況的判斷不正確。④ 操作人員不夠敬業，沒有精心操作,對關鍵數據沒有及時關注[1-2]。開車過程中，DCS操作人員沒有嚴密監視主要參數(氨分離器滿液位,10 min內高壓缸推力軸承兩側溫度從60 ℃、62 ℃漲到74 ℃、76 ℃)，只是通過降低轉速和反復啟停泵認為可以控制機組異常振動，沒有果斷停機處理，最終導致機組聯鎖跳車。

(2) 隨意摘除機組安全聯鎖，導致4套干氣密封損壞。分析原因為：① 沒有報警、聯鎖管理制度，設備的聯鎖是保護機組運行的最后防線，沒有意識到聯鎖的解除是化工安全生產的重大隱患，沒有建立機組聯鎖解除審批程序[3-4]。② DCS管理存在問題,操作人員的機組界面不應該具有摘除機組聯鎖的功能。③ 操作及相關人員的業務能力差，對機組位移高報原因判斷錯誤，一致認為是假數據，最終違章指揮摘除聯鎖，導致氨壓縮機組的4套干氣密封損壞。

(3) 違章指揮和違章作業，導致聯軸器和轉子返廠檢修。分析原因為：① 當試車過程中，機組多次出現異常情況，反復試車導致小問題變大故障，最終導致聯軸器和轉子返廠檢修。② 安裝人員違反安裝操作規程，安裝聯軸器時沒有使聯軸器與轉子配合處接觸面達到85%，在裝配時沒有按照設備安裝作業指導書的操作步驟進行安裝;當高壓泵和低壓泵配合打壓無法安裝時，只能利用低壓泵死推半聯軸器，直至損傷半聯軸器和主軸，嚴重違章作業(標準高壓泵的推力把聯軸器內孔撐大，低壓泵推進半聯軸器)。③ 安裝人員沒有按照檢修規程要求安裝半聯軸器(廠家圖紙要求軸頭尺寸為3.0 mm，實際為4.2 mm,半聯軸器少推1.2 mm)，導致半聯軸器不能承受轉子的扭矩，最終聯軸器和轉子主軸發生相對旋轉，損傷主軸。

(4) 管理人員沒有履職盡責。工藝介質管道焊接沒有嚴格執行氬弧焊接打底焊接工藝，管道安裝監管不到位，且焊接完畢后管道吹掃結果不合格(2臺液氨泵進口濾網全部由焊渣及雜物堵死)沒有在使用前對設備進行檢查驗收。

4 防范措施

(1) 加強操作人員的操作技能和操作規程培訓，杜絕違反操作規程的情況發生。

經常組織業務知識培訓學習，增加維修人員的檢維修技能，通過培訓考試提高理論知識。在安裝新機組時，應對照機組安裝說明書和操作規程進行學習，可以提高操作人員對設備的認知能力，使其了解操作步驟和關鍵數據，最后通過考試來檢查操作人員對其掌握的情況。同時,組織全部操作人員對機組試車進行事故預想，并通過反事故演練來增加對突發異常情況的現場處置能力，減小和避免事故的發生。提高員工素養，精心操作，操作維修及其他相關人員要履職盡責。

(2) 加強檢修人員的業務技能，杜絕違章作業。

檢修人員首先要熟悉設備的技術說明書,對操作的設備做到懂性能、懂原理、懂結構、懂用途，同時做到會實際操作、會維護保養、會排除故障，及時正確判斷設備存在的問題，找到正確的解決方法。嚴格按照檢修規程檢修，相關負責人要能履職盡職，保證檢修過程中的數據準確和真實。推行《檢修作業流程卡》的檢修模式，可以避免忘記一些關鍵步驟和施工數據，每做一步都需要責任人簽字確認，達到檢修步驟正確的目的。做好機組拆卸及安裝時的尺寸數據測量，對待關鍵的數據要反復核對并做好記錄、留好照片和相應的證明測量物品(鉛絲類)。每次檢修后要及時完善設備的檢修檔案記錄，對相關關鍵數據進行積累,建立數據庫，總結檢修經驗。

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

操作及管理人員要遵守規章。管理人員工作作風要扎實，遇到困難要深入了解實情，深挖問題根源,切實解決實際問題。操作人員要堅持依法按章辦事，敢于拒絕違章指揮，對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心敬畏安全，敬畏職責，敬畏規則，不能做違反規則的事。

(4) 規范機組報警、聯鎖拆除和恢復的管理規定，并嚴格執行。

聯鎖出現異常時，首先要檢查出真正的原因，并進行消除。試車期間禁止解除聯鎖。DCS設置權限，操作人員在微機界面無法摘除聯鎖，利用機制保證操作人員的行為。機組任何聯鎖的變更最終必須經過主管生產廠長簽字批準后由電儀車間負責人員實施，并保留變更實時記錄。

(5) 規范檢修，做到計劃性管理，減少設備非正常損壞，避免事故的發生。

做好設備檢修的計劃性管理。計劃性檢修可以根據設備的重要程度、損壞的頻次，分為小修、中修、大修。推進設備檢修方案或檢維修作業指導書的工作，用標準化規范檢修細節行為，保證質量。計劃性檢修可以做到提前預防、充足準備，檢修方案可以規范檢修行為和細節，保證檢修質量，最終達到延長設備的運行周期，保證裝置的長周期安全穩定運行。

5 結語

通過找出設備運行中存在的問題，分析出干氣密封損壞的原因，制定相應的防范措施并落實整改，保證氨壓縮機組平穩、高效、長周期安全穩定運行，也為氨壓縮機組今后操作和設備的維護工作積累了寶貴經驗。