往復壓縮機級間出口溫度高原因分析

曹翰林

中石化股份有限公司天津分公司烯烴部 天津 300270

天津石化聚丙烯車間丙烯循環往復壓縮機PK301采用日本進口設備JAPAN STEEL WORKS，2016年4月，由于一段排氣溫度TI352超過140℃，觸發I308聯鎖機組停機。當時懷疑氣閥失效，更換12個氣閥并對氣閥壓蓋、氣閥缸套進行簡單清理。由于檢修時間短，生產任務重，并未對造成溫度過高原因進行徹底檢查，包括整個機組夾套水系統，機組運行后，雖然有所好轉，但仍帶“病”運行，溫度依然居高不下，由于長時間帶“病”運行容易造成非計劃停車給車間及公司造成巨大的經濟損失，車間決定利用2016大修期間對PK301進行徹底檢修分析原因。

1 PK301 流程介紹

丙烯單體經過T302頂部冷卻器（E304），然后進入油分離器（D304），再進入丙烯循環壓縮機PK301，單體經循環壓縮機壓縮，壓力由0.05MPa提升至1.9MPa，送到丙烯洗滌塔T301，若生產高抗沖共聚物時，丙烯由PK301壓縮后送至乙烯氣提塔T402。

2 故障現象及故障分析

2.1 故障現象

（1）故障前壓縮機的參數情況。參數解釋：PI351：一段入口壓力；PI352：一段出口壓力；PI353：二段入口壓力；PI354：二段出口壓力；TI351：一段入口溫度；TI352：一段出口溫度；TI353：二段入口溫度；TI354：二段出口溫度。

2.2 故障分析

針對往復式壓縮機級間出口溫度高的原因可分為：①吸氣溫度過高：如果吸氣溫度過高，那么氣體被壓縮后產生的熱量一定，對于同一個壓縮機來說出口排氣溫度就越高。根據表一發現，在一段出口排氣溫度TI352升高的同時，入口吸氣溫度TI351穩定在操作范圍20-30℃之間，所以排除吸氣溫度高造成出口溫度高的原因。②壓縮比：往復壓縮機入口設置入口濾網，用以過濾掉工藝氣中夾帶的粉塵。當入口濾網堵塞時，會造成入口壓力降低，該級的壓縮比會增大，排氣溫度升高。根據表一發現，在一段出口排氣溫度TI352升高的同時，入口吸氣壓力PI351穩定在操作范圍0.068-0.075Mpa間，所以排除壓縮比造成出口溫度高的原因。③氣閥故障：氣閥故障包括多種情況如閥盤破損、閥片變形、閥片裂紋、閥座表面接觸不好、外界物質進入等。同時，進壓縮機前丙烯氣通過D304油氣分離罐除沫器分離油、脂及粉料等物質，如果除沫器分離效果下降，壓縮機入口濾網分離能力有限，雜質竄入壓縮機本體及管線內，長期運行很有可能造成氣閥失效，管線阻力過大，造成排氣溫度升高。單從氣閥使用壽命上看，上次檢修于2014年6月更換氣閥，PK301循環氣壓縮機組操作與維修手冊要求，每8000H進行一次小修，當時使用并未超過檢修周期。④活塞環：活塞環是用于活塞與氣缸之間的密封。鑲嵌于活塞頭上，利用阻塞和節流的作用達到密封的目的。同時，活塞環與氣缸側壁存在一定的間隙，間隙太小會使活塞環受膨脹后卡死在氣缸內，導致缸體與活塞環摩擦力增大，產生更多的摩擦熱，導致排氣溫度過高。此原因分析需將壓縮機解體后確認。⑤冷卻不足：壓縮機缸體冷卻水中斷，缸體冷卻夾套結垢或冷卻效果不好。由于在2012年大檢修時對氣缸夾套進行化學清洗，運行四年來冷卻水中懸浮物較多，機組的長周期運行使冷卻水中結垢物沉積在冷卻缸體表面，很有可能降低了傳熱效果，從而造成循環水帶走熱量相應減少，引起排氣溫度上升。

2.3 分析結果

通過解體后檢查發現氣閥表面、氣閥壓蓋、氣閥缸套、氣閥座均有不同程度油脂、TEAL混合物料、粉料附著，由于PK301機組的主要作用是回收反應不完全的丙烯氣體，而且是在低壓循環系統末端氣體會含有雜質其中聚丙烯粉塵顆粒和TEAL對壓縮機的正常運行屬于有害因素，必須去除，所以氣體進壓縮機前先經過洗滌塔T302洗去剩余的TEAL，并且洗滌聚丙烯顆粒，洗滌后由于白油和TEAL反應產生反應熱，熱量會導致白油沸騰，會生成油氣，所以在氣體經過T302洗滌后還要經過D304罐進行除沫處理，D304罐內裝有網狀除沫器，可以冷卻過濾去除油氣。同時經過檢查發現，一級排氣閥有部分閥片斷裂，由于彈簧失效，閥片受力不均，開啟、閉合沖擊變大，最容易使閥片在短時間內變形和斷裂，這時故障的閥片不能保證氣體通道的正常開啟和閉合，也會造成氣體泄漏和逆流使排氣溫度過高。在對活塞環與氣缸內壁間隙復測發現，間隙在檢修規程范圍內，不存在間隙太小會使活塞環受膨脹后卡死在氣缸內，導致缸體與活塞環摩擦力增大，產生更多的摩擦熱，導致排氣溫度過高，經確認后排出此原因造成排氣溫度過高。經以上分析發現，此次PK301機組造成一級排氣溫度過高聯鎖停機原因是由氣閥失效、冷卻水系統失效造成的。

3 處理措施

針對排氣溫度高故障現象最終更換PK301壓縮機一段、二段入口、出口氣閥12個，更換入口濾網，水力清洗一段、二段入口及出口短節和壓縮機氣缸內部并外委專業廠家對PK301氣缸夾套水系統進行5個小時不間斷的清理，最終于2016年9月28日開車成功，至此PK301檢修完畢。

4 維護措施

（1）操作人員加強巡檢，通過取樣分析當T302內液體中鋁濃度超過5%，若超過5%，T302必須按2:1比例進行油和ATMER163的配制，盡可能的除去丙烯中的三乙基鋁和粉末。

（2）操作人員需經常檢查D304和D311油氣分離罐的液位，避免因攜帶過多的油泥造成分離效果變差導致入口濾網和氣閥失效。

（3）由于氣閥是壓縮機中最重要和最易損壞的部件之一，通常氣閥故障是引起非計劃停機的最主要原因。與其它組件相比，氣閥最為敏感，其好壞直接影響到設備運轉的經濟性和可靠性。為此，必須對氣閥進行定期檢查和修理，以求最大限度地減少氣閥故障出現，并嚴格按照PK301檢修操作說明書要求：機組運行8000h后進行氣閥更換。

（4）繼續加強對PK301運行情況觀察，并繼續重視分級管理的作用，細化數據的采集，增加數據的采集點，一旦接近或超過機組設計要求并達到報警值時，應及時調整上游及下游工藝參數，保證機組平穩運行。