延长CO2压缩机五段气缸

延长延长 CO2 压缩机五段气缸压缩机五段气缸 及五段活塞环使用寿命的措施及五段活塞环使用寿命的措施 安徽三星化工有限责任公司安徽三星化工有限责任公司 机电部机电部QCQC小组小组 2012 11 092012 11 09 概述 机电部QC小组 组建于2007年12月 现有成员 6 人 是 从调查分析现状人手 围绕企业的经营战略 方针目标和现场存在 的问题 以改进质量 降低消耗 提高人员的素质和经济效益为目 的 运用质量管理的理论和方法开展活动的小组 机电部QC小组为创新管理型QC小组 QC 小组成员能够集思广 益分工负责 按 计划 实施 检查 处理 工作程序开展活动 做 到现状清楚 目标明确 对策具体 方法得当 措施落实 责任到 人 并及时检查总结 从管理角度指导设备管理 科学地利用设备 追求设备的最佳出力率 追求企业最大效益 组长龚健是机电部部 长 其工作经验丰富 具有组织 领导能力 联络协调及开拓精神 组员则由善于独立思考 有解决问题能力 有实践经验的追求新知 识 新技术的好学上进的副部长及科员组成 一 选题原因 在2010年一年中 尿素分厂五台二氧化碳压缩机共更换五段气 缸23次 五段活塞环107次 其中5 4M16二氧化碳压缩机一年中更 换五段气缸10次 五段活塞环34次 使用最短的气缸仅3天就不得不 更换掉 如此频繁的更换五段气缸及五段活塞环 严重影响二氧化 碳压缩机的安全稳定与长周期运行 虽然这期间试图用降低生产负 荷和更换了4家活塞环生产厂家 希望能够延长压缩机的运行周期 答案是否定的 但仍然没有改变压缩机的运行现状 随着企业产 能的不断挖潜及节能减排深入的开展 二氧化碳压缩机故障停车检 修次数过多的矛盾突出地显现出来 因此 机电部QC小组决定对此 问题进行攻关以延长CO2压缩机五段气缸及五段活塞环使用寿命 二 现状调查 1 运用调查表分析影响运行周期的原因 管理欠缺包括物的不安全状态及人的不安全行为 人的不安全行 为主要受企业文化方面等因素限制 因此对于延长CO2压缩机五段 气缸及五段活塞环使用寿命的管理重点应放在物的不安全状态上面 消除了起因物 就不会出现施害物 管 理 欠 缺 不安全状态 不安全行为 起因物 施害物 事故 行为人 2010年中五台CO2压缩机更换的五段活塞环及五段气缸次数统计 结果如下 序号1 机2 机3 机4 机5 机合计 换五段缸53231023 换五段环272191634107 从表中可以看出 5 1 机五段缸及五段环使用周期最短2 4 次之 因此查找问题的原因时以5 机为主 兼顾其他设备 2 利用故障树分析原因 故障原因决定维修的实施范围 因此 QC 小组主要从分析关键 主要设备故障类型对生产影响程度 对系统造成影响的范围 发生 故障的频率 防止故障的难易成度等方面进行展开 机电部 QC 小组 利用故障树的安全分析方法以 5 机五段缸及五段环使用时间短作为 顶上事件的对现状进行分析 人料工艺环 装配质量配件质量 温度压力等 气体中水 份杂质等 工艺因素 分离器 由故障树可以看到 人 料均是按常规做法没有改变 这期间不 同的维修工及不同生产厂家的活塞环都进行过比对 效果并没有什 么不同 不是对五段缸及五段环造成运行时间短的主要原因 可能 原因是温度与压力 及油水分离器分离效果 3 机电部QC小组经过了细致 周密的调查 根据调查情况 运 用鱼骨图及头脑风暴法确定了以下多项对当前生产及环境严重影响 的主要问题 如下表 五段缸及五段 环运行时间短 序号提出问题是否存在造成影响 1 装配质量达标吗是无 2 安装方式正确吗是无 3 材质正确吗是无 4 温度在规定范围吗否影响使用 5 压力在规定范围吗是无 6 气体中含水量大吗是腐蚀缸体及五段环 7 气体中含H2S吗否无 8 气体中含杂质吗是影响五段环使用期 三 目标的制定 本次机电部 QC 小组活动的课题是 延长 CO2 压缩机五段气缸及五段活塞环使用寿命的措施 旨在解决 CO2 压缩 机停机次数多造成的氨消耗高 尿素成本高及维修工劳动强度大的 等问题 四 理论分析 1 二氧化碳介质中含水量的影响 介质中水分含量是影响二氧化碳腐蚀的一个至关重要的因素 二氧化碳的腐蚀发生从根本上说是由于水对钢铁表面的浸湿作用 二氧化碳溶解于水中后 在金属表面形成了电解质溶液 即 CO2 H2O H2CO3从而构成了金属的电化学腐蚀的基本条件 溶液中电 离出的 H 作为 Fe 腐蚀反应中的一种主要阴极去极化剂 增加金属 的腐蚀速度 且随着压力的增大 水分增多 二氧化碳溶解度也大幅 度增加 2 温度的影响 从腐蚀部位来看 温度 40 的进口部位 二氧化碳的腐蚀比 较严重 而 100 的出口部位 腐蚀很少发生 温度对压缩机腐蚀 的影响 更主要的表现为在临界温度附近的影响 3 压力的影响 在压力较低的一 二段进口部位 腐蚀很轻微 压力较高的三 四五段腐蚀较严重 随着压力的增加 二氧化碳气体溶解于水的幅 度也增加 使阴极去极化过程加快 从而大大增加腐蚀速率 4 流速的影响 随着流速加快 H2CO3 和 H 等去极化剂能更快地扩散到电极表面 使阴极去极化增强 腐蚀产生的 Fe 迅速离开金属表面 阻止金属表 面保护膜形成 并且对己形成的保护膜起破坏作用 形成活化一钝 化微电池 从而使腐蚀速率大大增加 气体挟着液体强烈地冲击钢 铁表面 产生强烈的液击 导致严重的冲刷剥蚀 5 介质中氧含量的影响 为了保护尿素合成塔等重要设备 在二氧化碳介质中加入 0 5 左右的氧 而氧与二氧化碳共存在于水中时会引起严重的腐蚀 当 金属表面有完好的保护膜存在时 氧气存在 增加保护膜的完整性 而当金属表面未形成保护膜或保护膜被破坏时 氧含量增加 由于 氧作为 Fe 腐蚀反应中的主要阴极去极化剂之一 会加速碳钢腐蚀速 度 因此氧在二氧化碳腐蚀的催化机制中起重大作用 6 气缸材料的影响 碳钢的基体组织为铁素体体 Fe 和渗碳体 Fe3C 当碳钢表面浸 在碳酸溶液中 形成微电池 其中铁素体电极电位较低 成为微电 池阳极 渗碳体则为阴极 阳极过程是铁素体溶解受到腐蚀 即 2Fe Fe 4e 与此同时 电子由阳极移向阴极 阴极过程使水中的 氧与电子结合生成氢氧离子 即 4e 2H2O 2 HO 在溶液中 Fe 与 HO 相遇生成 Fe HO 2 Fe HO 2与碳酸反应生成 Fe CO3 由此 破坏碳钢表面生成的保护膜 此外 二氧化碳的腐蚀中还有 PH 值等影响因素 二氧化碳压缩 机腐蚀的发生 应该是由二氧化碳介质的温度 压力 水分含量 冲刷等共同作用的结果 而其中起关键作用的是介质中水分含量 如果没有水 也就不会有二氧化碳的腐蚀发生 五 确定主要原因 根据分析结果 给出了影响五段缸及五段环使用寿命的可能因 素做出评价如下示意图 设备类别及数量设备类别及数量影响因素 水份 设备类别及数量 键设备 压力 温 度 其 它 各成份对气缸及五段环影响示意图 从表中可以看到影响到五段环及五段缸运行周期的主要存在以 下几个方面原因 1 五段进口温度偏高 2 四级油水分离器偏小 且结构不合理 产能增加后 应增大分离器容积 3 四段冷排换 热效果差 尽量降低四段进口温度 这样有利于最大可能分离 CO2 中的油水 4 单机进口分离器排污应定时排污 不应常排 结论 CO2气体中的水份分分离不干净是造成气缸及活塞环更 换频繁的主要原因 只要把气体中的水份除掉就可以切断可能造成 五段缸及五段环损坏的因果链 六 制定对策措施 了解现状后 明确了问题所在 下一步便是做到抓主要矛盾 制定出最佳维修措施 由上述分析结果 重点是分离气体中的水份 机电部QC小组分工明确 责任到人 并规定了目标完成时间 1 提高油水分离效果 减少介质中水分含量 二氧化碳 介质中的水分冷凝下来后 如何在分离器中分离完全 是控 制二氧化碳腐蚀的关键 目前使用的 分离器体积较小 决定 对四段油分进行更换 把原来的 400 700 的油水分离器改为 800 1700 此分离器为甲醇退出的分离器 同时 分离器由原来 的侧进侧出改为上进上侧出 气体中的油水由内向外逐层分离 同 对环及气缸影响程度 时在分离器内部增加旋流板 提高了分离效果 同时定期排 放油水 避免油水带到 五段 2 压缩机进口温度的控制 由于二氧化碳在压力为 7 7 3 38 8MPa时 其临界温度为3 30 04 4 2 21 1 根据二氧化碳三相点与其 临界点之间的关系 可以计算出压缩机设计压力为8 8 1 11 1MPa 的第五段进口 其临界温度为 3 30 09 9 当气体中含有水分时 其临界温度有所提高 水分含量越多 其临界温度越高 因 此第五段进气温度一般控制在3 31 11 1 以上 第四段进口压力为 3 3 3MPa临界温度很低 因此其进口温度的控制以水冷却器能力 允许条件下 应尽可能低一些 促使二氧化碳中的水分尽可 能的冷凝下来 3 对四段冷却器进行清洗 四段冷排的冷却水为尿素循环水 其出水温度较高 杂质较多 加上四段冷却器内部可能少量结垢 换热效果差 造成五段进口温度高 不利于水的分离 一方面对四 冷排进行清洗除垢 另一方面 为了防止夏季温度过高影响水份的 分离 另外配好溴化锂水管 一旦气温过高 改用溴化锂水进行降 温 使五段进口温度控制在 38 42 之间 这样 既保证了气体不处 于临界温度状态又有利于水份的分离 4 控制压缩机入口流量的大幅波动 及时现场排污 但不能一 直排常排放 防止因流量波动 流速的改变造成腐蚀率的增高 规 定操作工每一个小时排油水一次 做到及时排放 且排放时阀门开 度不要开的太大 排放时间可以稍稍延长一些 七 实施效果 对二氧化碳压缩机采取以上几种措施后 压缩机各主要部 件及附属设备 管道的的腐蚀大大降低 原来腐蚀严重的 气缸及活塞环 也少有腐蚀了 压缩机的故障频率大大降低 从过去 每台每月平均检修五六次到现在最长无故障运行半年以上 大大提高了压缩机的运行周期 减少了压缩机的倒机次数 降低了 维修工劳动强度 节能效果明显 真正起到了节能降耗的目的 更换四段油 水分离器后五段缸及五段环使用情况如下表 序号1 机2 机3 机4 机5 机合计 换五段缸211116 换五段环5222213 八 效益分析 经过上述改造后 以 5 二氧化碳压缩机为例 从2011年 4月初更换过四段油水分离器后 5 二氧化碳压缩机就没有再 换过五段气缸及五段活塞环 镶一次缸套费用10000元 次 每更换一次五段环 需 10根活塞环 2根支撑环 活塞环 支 撑环每根 150元 需要维修费用为 150 12 1800元 仅一台 5 二氧化碳压缩机一年可节省16万元 所更换的四段油水分离器为原退出的中压醇油水分离器 如果按废旧物资出售 五台大约五万元左右 现在用在CO2 压缩机四段油分上 新购置此油分目前价格约在50万元以上 加上所用的废旧不锈钢管道 仅此两项节省费用在50万元以 上 另外 人工费用及开停机影产台时所造成的损失不低于30 万元 综上 此项目改造一年可节省费用达百万元以上 节能 降耗明显 九 巩固措施 1 为了进一步巩固管理工作中的成绩 深化创新内涵 机电部 又重申了 设备完好标准 强调了设备的完好率 以及红旗设备的 评比活动 2 加强主动维修 以维护为主 修理为辅 主动维护 一方面加强备品配件及润滑管理 防止零部件不因材质及润滑等方 面的原因受到影响 另一方面 通过日常维护 加油 清扫 检查 紧固及时解决故障隐患 3 加强预知维修 应用检测仪器对设备进行状态检测 并结合 日常检查 定期检查 运用数据分析的方法进行处理 4 通过设备维修管理创新 提高设备管理工作主动性 超前性 确保产量不因设备原因受到影响 十 遗留问题及今后打算 1 通过这次QC小组活动 确实解决了影响生产的一些设备的问 题 同时 调动了一大批工程技术人员的积极性 但仍有一些设备 上的问题不能得到彻底解决 机电部QC小组将继续就设备中存在