L60-1.5型煤氣壓縮機(jī)氣缸故障原因分析及改造

白玉花

(山西大同大學(xué)工學(xué)院,山西省大同市,037001)

1 概況

大同煤礦集團(tuán)煤氣廠在城市煤氣聯(lián)產(chǎn)5萬t/a甲醇工程設(shè)計時,將廠內(nèi)原有的5000 m3濕式氣柜用作甲醇原料氣的貯存和緩沖柜。甲醇正常生產(chǎn)時原料氣的需求量為6000 m3/h,5000 m3濕式氣柜不僅容量小,而且上下升降范圍小,緩沖能力差。為保證甲醇生產(chǎn)的穩(wěn)定,2007年3月將廠內(nèi)1臺5萬m3濕式氣柜改為緩沖柜,運行后大大改進(jìn)了緩沖柜的緩沖能力,增大了氣柜的調(diào)峰能力,使供甲醇生產(chǎn)的煤氣流量穩(wěn)定,甲醇生產(chǎn)達(dá)到投產(chǎn)以來的最高產(chǎn)量,在甲醇生產(chǎn)的節(jié)能降耗中也取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益,實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。

5萬m3濕式氣柜未改造前,濕柜、干柜作為城市煤氣共同的貯氣柜,兩者通過管道連通,高峰時兩柜同時為壓縮機(jī)提供氣源。5萬m3濕柜改為緩沖柜后,原有的濕柜進(jìn)出口管道通過閥門與濕柜斷開,濕柜退出城市煤氣運行系統(tǒng),干柜作為城市煤氣的唯一貯氣柜單獨運行。炭化車間產(chǎn)出的煤氣經(jīng)凈化后,全部進(jìn)入干柜,壓縮機(jī)進(jìn)口所需的煤氣均由干柜出口管供應(yīng)。濕柜改為緩沖柜后,運行一直平穩(wěn),可從2007年5月一加壓站壓縮機(jī)在不長的時間內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)10多次聲音異常、缸體運行故障等事故,同時高峰供氣時進(jìn)口管道也經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)壓的現(xiàn)象。

在維修中發(fā)現(xiàn)L60-1.5型煤氣壓縮機(jī)每次都是活塞、十字頭和缸體嚴(yán)重?fù)p壞,且每次缸體都有進(jìn)水現(xiàn)象,缸體進(jìn)水是壓縮機(jī)損壞的主要原因。

出現(xiàn)連續(xù)的壞機(jī)故障,壓縮機(jī)維修次數(shù)增加,造成高峰供氣不足,甚至脫壓,使生產(chǎn)的煤氣不能正常壓送到用戶,不僅增加了輸送壓力和運行費用,也給安全生產(chǎn)、正常供氣帶來了隱患。

2 壓縮機(jī)故障產(chǎn)生的原因

2.1 L60-1.5型煤氣壓縮機(jī)的工作原理

在活塞式壓縮機(jī)中,壓縮煤氣是依靠活塞在汽缸內(nèi)做往復(fù)運動來實現(xiàn)的?；钊綁嚎s機(jī)工作原理示意圖如圖1所示。

當(dāng)活塞2向右移動時,氣缸中活塞左端的壓力略低于低壓燃?xì)夤艿纼?nèi)的壓力時,吸氣閥門被打開,燃?xì)庠诖髿鈮毫Φ淖饔孟逻M(jìn)入氣缸內(nèi),這個過程稱為吸氣過程;當(dāng)活塞返行時,吸入的燃?xì)庠跉飧變?nèi)被活塞壓縮,這個過程稱為壓縮過程;當(dāng)氣缸內(nèi)燃?xì)鈮毫Ρ粔嚎s到略高于高壓燃?xì)夤艿纼?nèi)壓力后,排氣閥8即被打開,被壓縮的燃?xì)馀湃敫邏喝細(xì)夤艿纼?nèi),這個過程稱為排氣過程。至此,壓縮機(jī)完成了一個工作循環(huán)。

圖1 活塞式壓縮機(jī)工作原理示意圖

2.2 故障產(chǎn)生的原因

壓縮機(jī)正常運行,進(jìn)口管內(nèi)和缸體內(nèi)是嚴(yán)格禁止進(jìn)水的。壓縮機(jī)通過活塞的往復(fù)運動,將煤氣加壓后送往輸配管網(wǎng)。由于活塞是在缸體內(nèi)高速運行的,兩者相互摩擦,必須不斷通過水套和添加潤滑油進(jìn)行潤滑降溫,潤滑油通過潤滑減小摩擦,保護(hù)活塞與缸體,而氣缸內(nèi)進(jìn)水后,由于水的壓縮比非常小,而活塞與缸蓋之間的死點間隙僅2～3 mm,因此氣缸一旦進(jìn)水,就會出現(xiàn)相當(dāng)于活塞與缸蓋的撞缸事故,輕則損壞活塞、活塞桿和十字頭,重則會撞壞缸體,可能發(fā)生機(jī)毀人亡的重大事故。給氣缸內(nèi)加壓進(jìn)行檢修,發(fā)現(xiàn)水套并未損壞漏水,缸體和出氣管內(nèi)有積水,進(jìn)而檢查進(jìn)口管內(nèi)也有積水,水套未損壞,進(jìn)口管內(nèi)有水,說明水是在管道里的。

從炭化車間出來的高溫煤氣經(jīng)過初冷、洗氨、脫硫等一系列的凈化工藝后,煤氣中大部分焦油、水分、雜質(zhì)都被除去,但仍有部分水分存在,在煤氣不斷輸送中隨著管線的加長逐漸冷凝下來聚集在管道中。為防止冷凝液的聚集,在管道的最低點都設(shè)有凝水缸,凝水缸的作用是收集管道煤氣中的冷凝液,并將其收集在一起后定期由抽水車集中抽走,如不及時抽走,就會越來越多,減少管道的有效橫截面積,減少單位截面煤氣的流量。尤其是在管道的較低處聚集,更會影響煤氣的輸送。高峰供氣時壓縮機(jī)進(jìn)口管道經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)壓的現(xiàn)象,說明干柜出口管的煤氣流量不足,干柜出口DN800的管道經(jīng)理論計算,完全可以滿足高峰時供氣要求,流量不足說明管道可能有冷凝水積聚,使得管徑變小,影響了煤氣的輸送。

干柜出口的最低點設(shè)有凝水缸管并且定期抽水,抽水工作是由管線所負(fù)責(zé)的,通過對抽水情況進(jìn)行了解,我們了解到改造后凝水缸的水比原來少了許多,有時甚至沒有水。

通過查閱圖紙和實地勘察,我們發(fā)現(xiàn)干柜出口與濕柜出口的連通管發(fā)生了下沉,原來的最低點凝水缸處已不是最低點,冷凝水在連通管道的最低點凝結(jié),集中不到凝水缸內(nèi),管內(nèi)水不能排出,不斷積聚使得煤氣管道的有效直徑變小。原先濕柜的出口煤氣管道為DN500的焊管,干柜出口管道為DN800的焊管,兩者同時供氣時干柜出口管煤氣流量不大,積聚在管道的冷凝水影響不大,所以看不出異常。干柜單獨運行后,連通管成了輸送煤氣的唯一管道,煤氣中的冷凝水積聚于新的低點而無法進(jìn)入凝水缸,積聚的冷凝水占據(jù)了有效管徑,使得流量減小,當(dāng)高峰供氣時,煤氣需求量增大,使得壓縮機(jī)進(jìn)口煤氣量供不應(yīng)求,減小了流量,使得進(jìn)口形成負(fù)壓,同時高峰時隨著煤氣量的增加,會將管道內(nèi)積聚的冷凝水不斷帶出,隨煤氣一起進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi),造成了壓縮機(jī)的損壞。

3 改造方案

我們在下沉點鉆孔檢查中發(fā)現(xiàn)有大量的冷凝水,這驗證了我們的判斷是對的,問題的原因找到了。為解決這一問題,我們提出了在最低點加裝凝水缸從而放空連通管段的冷凝水,將原有濕柜進(jìn)氣管與出氣管連接起來,形成雙線供氣來增加煤氣量的方案。在新的最低點加裝凝水缸,使連通管內(nèi)的冷凝水進(jìn)入凝水缸,增加連通管的有效管徑,避免高峰供氣時冷凝水隨煤氣一起進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi),造成壓縮機(jī)的損壞;將原濕柜的進(jìn)出口管道利用起來,將其進(jìn)出口管連通,同時為防止連接管中有新的冷凝水,在連通處的最低點加裝水封,及時放出連通管道內(nèi)可能積存的水,使干柜出口管單線供氣,變?yōu)殡p線供氣,不僅增加煤氣的供應(yīng)管徑,減輕高峰時段干柜出口管的負(fù)擔(dān),也是為適應(yīng)今后煤氣用戶和煤氣量不斷增加的需要。通過論證此方案簡單可行,經(jīng)過10 d的施工,于2007年12月25號完工,此后壓縮機(jī)一直運行平穩(wěn),檢查進(jìn)氣管沒有發(fā)現(xiàn)水,同時進(jìn)氣管沒有再出現(xiàn)負(fù)壓的現(xiàn)象,說明這種方法、措施是完全正確的。改造方案示意圖見圖2。

圖2 改造方案示意圖(虛線部分為改道新加凝水缸及管線)

4 結(jié)論

通過這次攻關(guān),不僅有效地利用了原來濕柜閑置的進(jìn)出口管道,使高峰時段干柜出口煤氣有效地進(jìn)行了分流,減少了高峰用氣量大時的供氣壓力,而且避免了管道內(nèi)冷凝水進(jìn)入壓縮機(jī),使壓縮機(jī)正常運行,延長了壓縮機(jī)的使用壽命,積累了壓縮機(jī)運行的經(jīng)驗,為廠節(jié)約了大量的設(shè)備費用和維修費用,更為重要的是保證了安全生產(chǎn),保證了正常連續(xù)供氣,維護(hù)了社會的穩(wěn)定。

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