CO2壓縮機設備故障及處理措施

畢啟玲,趙正軍

（新疆克拉瑪依職業技術學院,新疆 克拉瑪依 833600）

1 運行故障的分類排查

（1）振動異常與多次重啟。CO2壓縮機在進行啟動時往往會伴隨異常振動，并且這種振動的次數較為頻繁。根據資料統計顯示，CO2壓縮機在啟動時，其異常平均振動次數一般為5次。在實際的案例中，有相當一部分CO2壓縮機不僅在啟動時異常振動，在運行過程中還伴隨異常停機的突發情況，這都對我們的生產活動造成了極其不利的影響。

（2）段間冷卻器損壞。段間冷卻器是壓縮機的重要部件之一，在壓縮機的運行全過程中扮演著極為重要的角色。段間冷卻器的主要作用在于冷卻降溫。由于氣缸出口處氣體的溫度往往超過一百攝氏度，如果不對高溫氣體進行冷卻降溫，壓縮機就會因機體無法承受高溫而觸發報警系統，造成瞬間跳閘停機。設置段間冷卻器的目的主要就是為了提高機組的工作效率，降低材料的折舊率與使用等級。然而，段間冷卻器在實際運行過程中極易發生故障。

（3）喘振事故頻發。喘振是壓縮機運行過程中經常發生的現象。在壓縮機入口空氣流量減少與出口壓力上升的雙重作用下，壓縮機的輸出達不到出口管網壓頭的要求，導致氣體反向輸入，振幅短時間內急劇增大，從而引發強烈喘振。

2 導致故障的原因分析

（1）高低壓缸與轉子。高壓缸在CO2壓縮機啟動時，其自身的振動數值會隨著內部壓力的變化而變化。在實際的生產過程中，為了保證設備的安全性與穩定性，盡可能地排除由壓力變化造成的安全隱患，我們必須及時停機，等壓力回落到安全值后再重新啟動。

高壓缸振動的原因有：①壓縮氣體壓力高，具有較強的振蕩力。②在具體施工過程中，壓縮機的運行環境較差，影響了系統的穩定運行。③轉子性能不夠穩定，平衡精度較低。④高壓缸實際運行轉速過快，最終引發共振。⑤潤滑油溫度逐漸升高，進氣口壓力逐漸降低。⑥壓縮機機座與高壓缸進氣口之間產生共振。同樣低壓缸的振動也會導致壓縮機在啟動時異常振動。造成低壓缸振動的原因有：細小的粉塵顆粒堵塞了過濾網，過濾網外層腐蝕嚴重；葉輪結垢，轉子動平衡性能降低，引發油膜振蕩；隔板流道堵塞，導致背壓短時間內急劇上升；低壓缸和驅動汽輪機之間形成的相對膨脹差。除此以外，異常振動還與轉子有關，具體又分為兩個方面：其一，壓縮機在運行時轉子主跨中部出現摩擦故障。其二，在壓縮機的多次運行過程中，轉子不斷受到撞擊磨損，導致平衡感變差，振動幅度增大，同時，高壓缸轉軸與葉軸之間的動靜間隙達到最小值，最終使得間隙消失，進而導致振動異常。

（2）冷卻器的材料特性與設計缺陷。段間冷卻器損壞的原因主要存在于兩個方面：其一，U型管受損。U型管受損的主要原因是冷卻循環水中的過量氯離子對不銹鋼管造成強烈腐蝕。此外，U型管在定型過程中仍然留存了一定的殘余應力。其二，管束受損引發的氣體泄漏。由于冷卻器換熱面積過大，冷卻水流量少流速低，甚至出現停滯現象，導致換熱不均應力增大。與此同時，進氣溫度值恰好處于不銹鋼應力腐蝕敏感溫度區間范圍內，從而進一步導致氣體泄漏。

（3）喘振現象的成因。導致喘振現象發生的原因有很多，從主觀上講，在實際生產過程中，操作人員未能熟練掌握相關技術要領，無法及時有效地應對突發狀況。客觀上講，又可以分為以下原因。從理論研究上看，我們只能預測喘振大致的波動趨勢，而無法知曉喘振的實際波動情況。從預防措施上看，防喘振系統尚不完善，防喘振閥尚未實現自動控制。從壓縮機自身性能上看，其實際運行工況區條件無法達到最佳設計要求；在葉輪氣流壓力產生巨大變化的情況下，高壓缸在旋轉時易發生失控、脫離等事故。從外部干擾因素上看，冷卻器的腐蝕所引發的CO2氣體泄露事故導致壓縮機入口的進氣量逐漸減少。從天氣條件上看，天氣的變化導致壓縮機運行狀態不穩定。

3 處理故障的對策探究

（1）更換部件選用蒸汽汽輪機。為了解決CO2壓縮機在運行過程中的振動與重啟問題，我們可以從以下兩個方面進行考慮。第一，及時更換轉子與密封環以保證壓縮機的安全、穩定、持續運行。第二，選擇蒸汽汽輪機來設計制造壓縮機。在實際的生產活動中，化工反應會產生大量的余熱，我們可以利用這些余熱建立蒸汽動力源，為新型壓縮機的設計與制造創造有利條件。

（2）強化功能與改進冷卻器設計。在設計段間冷卻器時，必須考慮以下三點：第一，冷卻水出口管線必須與氣體入口管線保持足夠遠的安全距離。第二，適當減小換熱器的換熱面積。第三，在滿足條件的情況下，適當加快冷卻水的流速。

（3）設置與完善防喘振系統。為減小喘振造成的損失，我們有必要進一步完善防喘振系統。具體的做法是分別設置高壓、低壓防喘振系統[4]。除此之外，改變高壓缸四段出口放空閥的位置，將其移至防喘振管路之后，與此同時設置單向閥以防止氣體倒灌，降低喘振發生的概率。更為重要的是，充分利用壓縮機自動控制系統的智能性,提高操作人員的技術水平，盡量避免喘振現象的發生。

4 結語

本文對CO2壓縮機在運行過程中出現的振動異常、跳閘停機、段間冷卻器損壞、喘振等問題進行了深入分析，并從更換部件、選用蒸汽汽輪機；強化功能、改進冷卻器設計；設置、完善防喘振系統等三個方面提出了具體解決方案，為提高CO2壓縮機的工作效率提供了有效措施。