超高压往复压缩机常见故障及对策.docx

超高压往复压缩机常见故障及对策张绍武*耿东方( 中国神华煤制油榆林化工分公司)摘 要 通过分析国内某 20 万 t / a ldpe 装置中的核心设备超高压往复压缩机的常见故障，找出造成故障的主要原因，并提出了相应的解决方法。关键词 超高压往复压缩机 ldpe 装置 常见故障中图分类号 tq051. 21文献标识码 b文章编号 0254-6094( 2014) 05-0683-04超高压往复压缩机国内某新建的 20 万 t / aldpe 装置的核心设备，其主要作用是把装置中 乙烯的压力从 24 25mpa 提升至反应管内反应 所需的压力( 约 260 300mpa) ，而超高压往复压 缩机运行周期短，操作、维护难度较大，严重影响 ldpe 装置长周期平稳运行，且该装置中超高压 压缩机无备机，因此其故障停车会导致装置全线 停车。压缩机在正常工作的情况下故障都是有预兆 的。因此，在平时的使用过程中要正确地保养机 器，做好维护和检修工作，尽可能地把故障消灭在 萌芽状态。笔者基于 ldpe 装置中超高压往复压 缩机的技术资料，充分了解其结构性能，结合具体 情况进行分析，找出造成故障的原因，并进行故障 处理。1 超高压往复压缩机的结构原理ldpe 装置中超高压往复压缩机( c1202 ) 结 构复杂，设备的组成部分主要包括机身、传动部 件、填料组件、气阀、密封组件、气缸油润滑系统、 曲轴箱润滑系统、冷却系统及气路系统等。设备 型号为 k8，两段 8 缸，水平布置，共有 4 个曲柄，5 个主轴承，主电机功率 18mw，10kv，为对称平衡 式往复压缩机。二次压缩机传动机构主要包括曲 轴、十字头、大头瓦、小头瓦、弹性连杆及滑板等。 工作部件是指形成工作腔以吸、排气体，给气体传 递能量的部件，包括气缸组件、中心阀组件、活塞组件和填料组件。机体是一个支持部件，由它来支撑曲轴、十字头和气缸，使压缩机成为一个整 体。工作时，由一次机送来的压力为 22 30mpa 的乙烯气体与高压循环气体汇 合，一 并 进 入 c1202 一 段 入 口，经 c1202 的第一段压缩 至 约120mpa，再经第二段压力升至聚合反应所需的压 力( 随牌号不同而变化) ，进入反应区。为了撤去 c1202 一段产生的压缩热，保证其进入二段时的温 度，在一 段出口处设有中冷器 c1202( c1210e1a / b) 。超高压往复压缩机常见故障及对策段间压力波动 由于超高压往复压缩机的结构特点及其运行22 1工况，段间压力存在不可避免的正常或非正常波动，这里所描述的段间压力主要指超高压往复压 缩机一段出口 a、b 线的压力。常见的压力波动 主要有 4 种情况:段间压力偏高。造成此现象的原因主要a有压力表损坏、二段中心阀故障或吸入压力太高。根据现场实际经验，第一种故障的可能性较低，首 先排除; 其次查看二次机一段吸入压力是否不在 合适范围内( 24 25mpa) ，确认吸入压力合适后， 适当降低吸入压力，使其靠近 24mpa 但不低于24mpa。调节后压力如无大的上升趋势并趋于平 稳，则压缩机可继续监护运行; 若调节后压力仍处* 张绍武，男，1971 年 8 月生，工程师。陕西省榆林市，719319。化 工机 械2014 年684于较高的状态，建议压力升至 120mpa 时( 不触发联锁保护) ，手动 sp3a，计划检修更换对应的高 线的二段两个组合阀。检修过程中要初步检查被 换下的组合阀以确定故障原因，为后续开车做准 备。低压填料的寿命远大于高压填料的寿命。高压填料失效的主要现象有:高压填料失效假象。 正常检修完毕后，a开车初期填料泄漏量极大，造成现场填料泄漏量检测仪表满，同时，柱塞温度上升并在较高温度下 运行，柱塞水平、垂直振动波动极大甚至上升至高 报警点，这种现象在开车初期是正常的，因为开车 初期内部油润、滑系统润滑油和高压填料、柱塞三 者之间有一个趋于平衡的过程; 同时现场外观检 查确认无工艺介质外漏，用听音棒检测无大的异 常响声，并确认注油器在 90% 以上( 建议开车前 放在 90% ) ，待 开 车 后 大 约 10min 后 加 大 到100% ，维持运行约 16h，根据柱塞温度及垂直、水 平振动适当降低注油量。但是如果某一气缸的高 压填料泄漏量明显大于同级别的其他气缸，则需 要重点监测该气缸的运行参数，因为在开车过程 中造成此气缸高压填料失效可能性极大，最多通 过 4h 运行，观测高压填料泄漏量变化判断高压填 料是否失效，如无明显好转则高压填料失效。b段间压力偏低。造成此现象的原因主要有压力表损坏、工艺管线或机体泄漏、一段中心阀故障、高压填料发生泄漏或吸入压力太低。根据 现场实际经验，第一、二种故障的可能性较低，首 先排除; 其次检查高压填料泄漏情况，如有泄漏增 大的趋势，需继续查看前期趋势及现场泄漏气检 测仪表指示值，以确定是否是填料磨损失效，同时 观察柱塞温度、振动是否有上升趋势，提高此高压 填料对应注油器的注油量，并观察高压填料泄漏 气情况变化趋势，判断一段高压填料是否失效。 确认完好后，最后查看二次机一段吸入压力是否 在合适的范围内( 24 25mpa) ，确认吸入压力合 适后，适当升高吸入压力，使其靠近 25mpa 但不 高于 25mpa。调节后压力如无大的上升趋势并趋 于平稳，则可以继续监护运行超高压往复压缩机; 若调节后压力仍处于较低的状态，建议压力升至90mpa 时，手动 sp3a，计划检修更换对应的低线 的一段两个组合阀。检修过程中要初步检查被换 下的组合阀，以确定故障原因，为后续开车做准 备。正 常 填 料 失 效。 填 料 泄 漏 气 有 增 大 趋b势，经过几天或者几周的运行，泄漏量逐渐超过现场表的量程; 同时，在此 过 程 中，柱 塞 温 度 升 高 ( 变化不是太明显) ，柱塞水平、垂直振动变大( 变 化不是太明显) 。即使加大高压填料注油器注油 量至最大 100% 量程位置，填料泄漏量仍无明显 变化，此种情况基本可判断为填料失效。此时需 要计划 sp3a 停车，更换整套填料。段间压力突然升高。造成此现象的原因c很可能是二段中心阀故障，根据经验，该故障发生时，要及时去现场查看，用听音棒检测对应的突然 升高的线，检测其对应的二段组合阀是否有明显 的窜气声，如有窜气声，则表明对应的二段组合阀 失效。手动 sp3a，计划停车更换对应二段两个组 合阀，检修时一定要仔细检查组合阀与填料密封 面是否有损伤。高压填料突然失效现象。此种现象最直c观的就是高压填料对应的泄压孔有乙烯泄漏( 呈白雾状气体) ，可以判断填料与封面失效。一旦 发现此现象，必须紧急 sp3a 停车检修，更换高压 填料。润滑油系统故障润滑油系统对于超高压往复压缩机的作用， 就像血液对于人体的作用; 超高压往复压缩机主 要有 3 路油润滑系统: 气缸润滑油系统、冷却冲洗 油系统和曲轴箱润滑油系统。气缸润滑油系统常见故障现象主要是气缸润 滑油消耗过大、气缸润滑油现场油箱液位上升和 注油器不注油 3 种。发生第一种故障时，可以在 不影响柱塞温度、振动和气缸温度的情况下适当 调整注油量; 发生第二种故障时，要及时检查注油 器的注油情况，若注油器注油失效，必须把此气缸2 3段间压力突然降低。造成此现象的原因d很可能是一段中心阀故障。解决时应按与二段中心阀发生故障时类似的方法，检测其对应的一段 组合阀。2 2 高、低压填料故障 超高压往复压缩机整套填料包含高、低压填料，整套填料正常磨损失效的位置为高压填料，根据操 作维护水平的不同，失效时间大约为 9 15 个月; 低 压填料失效的主要原因是润滑不好，造成低压填料 密封组件过热，根据现场经验，只要操作维护得当，第 41 卷 第 5 期化 工机 械685的另外两个或者 3 个注油点负荷调整到 100% ，以保证气缸润滑效果; 检测确认注油器不注油是 注油器本身的故障还是出口单向阀的故障，待停 车时计划检修更换注油器。冷却冲洗油系统和曲轴箱油系统常见的故障 和处理方法列于表 1。表 1 冷却冲洗油系统和曲轴箱油系统常见的故障和处理方法气缸中，需停车打开检查清理气缸，并同时检查中心阀和柱塞打标确认是否水平;滑板失效，需停车检查滑板巴氏合金有无f脱落。超高压往复压缩机长周期维护保养辅助系统辅助系统的维护和保养需要做到: 保证曲轴33 1箱润滑油系统和冷却冲洗油系统的油温( 换热器后) 正常，在 15 60 范围内，油压在 0 45mpa 左 右，且不低于报警值 0 20mpa，油箱液位在上下限 之间，确认润滑油系统所有管路接头完好，无泄 漏; 检查冷却油系统各气缸爆破片是否完好，爆破 片后管道上的视镜是否有油通过; 检查气缸润滑 油系统油温是否正常，在 40 60 范围内，不低 于 35 ，油泵入口压力在 0 045mpa 左右，不低于0 020mpa，油箱液位在上下限之间; 观察气缸润 滑油注油泵视镜中油口的滴油情况，检查确认各 注油泵工作是否正常，是否有异常振动和响声; 检 查注油泵注油器管线视镜是否有气泡冒出，如有 则先关闭注油器入口阀，打开排气阀排气调整赶 出气泡，并调整注油器视镜油液面至 1 /2 处，根据 柱塞运行参数和标准注油量测算油量是否适当; 保证曲轴箱润滑油过滤器压差、冷却冲洗油过滤 器压差在 0 01 0 07mpa 之间，且不高于报警值0 08mpa; 保证界区循环水供水温度小于 28 ，供 水压力大于 0 4 mpa( g) ，符合工艺要求; 检查曲 轴箱润滑油系统和冷却冲洗油系统中油冷器的冷 却水是否循环正常，无堵塞; 检查确认界区低压氮 气系统压力为 0 4 0 6mpa，符合工艺指标要求， 各部位保护氮气压力、流量正常。故障现象故障原因处理方法冷却冲洗油系统 压力偏低冷却油泵故障维修冷却油泵打开清洗或更换过 滤芯检查更换爆破片油过滤器堵塞气缸冷却油爆破片 破返回油箱旁路阀开 度过大压力表损坏减小返回油箱旁路 阀开度更换压力表曲轴箱润滑油系 统压力偏低润滑油泵故障维修润滑油泵打开清洗或更换过 滤芯减小返回油箱旁路 阀开度重新检查轴瓦间隙更换压力表润滑油过滤器堵塞返回油箱旁路阀开 度过大轴瓦间隙过大 压力表损坏2 4 传动机构常见故障对于超高压往复压缩机来说，传动机构的常 见故障即为不明异响，这种不明异响是影响超高 压往复压缩机平稳运行的潜在危险因素，如果不 能及时判断原因并做出处理的话，易造成设备的 重大事故。能正确、及时判断出不明异响的原因， 需要专业技术人员具备很强的超高压压缩机运行 维护经验和知识，能通过微小的声音变化判断出 问题的关键所在。经分析，可能导致压缩机不明 异响的原因和处理方法如下:a 柱塞余隙偏小，需停车重新检查调整柱 塞余隙;b 曲轴主轴瓦间隙过大，需停车检查曲轴 主轴瓦间隙;压缩机压缩机的维护和保养需要做到: 保证曲轴箱 框架振动不高于 8mm / s，各段气缸缸体振动均不 高于 45mm / s，机组地脚螺栓无松动，各部位无异 常振动; 各段气缸填料泄漏气流量一次表在 0 50kg / h 正常范围内，不高于 100kg / h; 气缸高压填 料泄漏气总流量在 0 450kg / h 正常范围内，不高 于 800kg / h，且泄漏气总管爆破片信号正常，未爆 破; 保证各段出入口温度、压力正常( 指标如开机 最终状态“状态确认”部分) ; 保证机组各传动部 位无异常响声; 各主轴承温度和所有主十字头滑 道温度在 40 70 正常范围内，不高于 75 ; 所 有柱塞 温 度 在 40 65 正 常 范 围 内，不 高 于3 2连杆大小头轴瓦损坏，需停车检查更换连c杆大小头轴瓦;压缩机与电动机不对中，需停车重新检d查找正;e 中心阀、柱塞损坏的部件或其他异物在化工机 械2014 年68670 ，所有柱塞振动不高于 200m。3 3 主电机主电机的维护和保养需要做到: 保证主电机 运行中无异常响声; 保证主电机电流正常; 主电机 绕组温度不高于 145 ; 主电机轴承温度不高于90 ; 主电机轴承振动不高于 12 5mm / s; 主电机 正压通风压力不低于 0 2kpa。动进行科学分析，合理做出判断，准确预知设备的运行状态，对于设备部件运行水平和寿命做出预 判，利用停车检修的机会处理潜在问题，使影响超 高压往复压缩机长周期运行的危险因素消除在萌 芽之中。国内某 ldpe 装置中超高压往复压缩机因填 料失效泄漏故障检修，造成的故障停车每年达 16 次之多。据统计，该装置自 2012 年 7 月大检修之 后，通过对填料合理的预知检修，运行至 2013 年8 月，因填料失效泄漏导致的停车事故降至每年 4 次，减少了超高压往复压缩机的非计划停车，提高 了 ldpe 装置运行水平，该自 2013 年 2 月 17 日 完成装置开车后，超高压往复压缩机长周期平稳 运行了 83 天，较原来最高平稳运行 56 天的记录 提高了 17 天。3 4工艺系统、仪表及其他检查各段出入口温度、压力是否正常，符合工艺指标( 指标如开机最终状态“状态确认”部分) ;检查进出口管线、阀门及安全阀等是否有泄漏; 检 查工艺气管路是否有异常振动。确认各仪表元件指示正确; 保证现场仪表元 器件接线无松动、脱落现象。冬季需注意重点检查曲轴箱润滑油系统、冷 却冲洗油系统、气缸润滑油系统油箱和管路电伴 热运行情况; 检查曲轴箱润滑系统、冷却冲洗油系 统、气缸润滑油系统油箱电加热器的运行情况，主 电机和气缸润滑油注油器空间电加热器运行情 况; 同时，冷却水和冷媒系统需要防冻凝。5结束语目前，国内在用 ldpe 装置中超高压往复压缩机的运行水平与国外的相比差距较大，其原因主要是设备运行周期短、检维修频次高。这就要 求技术管理人员和超高压往复压缩机操作人员善 于总结各类故障的原因，尤其是故障前期的各种 异常现象，据统计，约有 50% 的超高压往复压缩 机故障可以在最初期发现时通过操作延缓其发 生，甚至有效地调节或避免。因此，规范的日常操 作、合理的维护保养和故障预判、科学的检维修是 超高压往复压缩机平稳运行最基本、也是最重要 的保障。( 收稿日期: 2014-07-11，修回日期: 2014-09-22)超高压往复压缩机预知检修目前，国内超高压往复压缩机的故障或事故 检修多处于初级检修阶段。此种检修方式对于人 力、物力的要求较高，而且严重制约超高压往复压 缩机长周期运行。要想从根本上提高超高压往复 压缩机的运行水平，必须做好由事后检修向预知 检修的转变。所谓预知检修，就是对于设备的日 常运行有充分地了解，对各种参数和关键数据波4( 上接第 651 页)fuzzy eliability numerical calculation method forbolted flange connectionsun zhen-guo1 ，gu bo-qin2( 1 wuxi