聚丙烯二級螺桿壓縮機故障分析

摘 要：本文主要介紹聚丙烯二級螺桿壓縮機在每次檢修后開啟時都會出現與一級壓縮機做功不匹配的頻繁喘振，機封泄漏故障，同時敘述了內循環噴淋介質改造及使用效果，希望為設備操作管理人員提供類似經驗。

關鍵詞：螺桿壓縮機；喘振；垢下腐蝕；噴淋介質

0 引言

青島石油化工有限責任公司聚丙烯裝置采用小本體法間歇式生產，產品為聚丙烯粉料，回收丙烯氣中或多或少帶有聚丙烯粉料從而導致氣柜壓縮機無法選用往復式壓縮機，又因為壓縮后的丙烯氣壓力需為1.75-1.85MPa，所以壓縮機主要采用螺桿式壓縮機兩臺連續壓縮方式，為了符合一二級同步并匹配，本裝置采用一變頻同時調節兩臺壓縮機轉速的一拖二方式，壓縮機噴淋介質為循環水，開車后改為循環水內循環。本文主要介紹二級壓縮機在每次檢修后開機頻繁出現喘振，機封泄漏故障，通過內循環水改造后，使用效果明顯好轉。

1 聚丙烯裝置二級螺桿壓縮機K0301B結構

1.1 二級螺桿壓縮機主要參數

丙烯氣二級螺桿壓縮機

型號 LG4/0.45-2.2 入口氣量 4m3/min

轉速 3000r/min 入口壓力 0.45MPa

排氣溫度≤85℃ 出口壓力 2.2MPa

額定功率 110kW 壓縮級數 二級

壓縮機重 400kG

1.2 K0301B結構形式。螺桿壓縮機K0301B采用上進上出形式，兩個轉子支于進排氣座的軸承上，陽轉子有四個凸齒，陰轉子具有六個與陽轉子凸齒相嚙合的凹齒。陰陽轉子在吸氣端外側均有同步齒輪，保證螺桿齒型間持有正常的工作間隙。同步齒輪的速比與螺桿轉子齒數比相等。同步齒輪安裝于壓縮機吸入端的外側，并有壓力油潤滑以確保陰陽轉子同步運轉。氣缸體、排氣座分別設有三角形徑向排氣孔口和蝶形軸向排氣孔口。徑向排氣口和軸向排氣口保證排氣時氣缸壓力達到最佳設計值，并使效率趨向最佳。

2 故障現象

2.1 由于壓縮機長時間壓縮帶有聚丙烯粉料的丙烯氣，壓縮機長時間運轉導致壓縮機腔內聚丙烯粉料集聚、結垢導致波紋管密封動環波紋管失彈，無法補償，密封失效，最終丙烯氣及噴淋介質水進入油箱，造成油箱"開鍋"，機械密封泄漏。

2.2 拆檢時陰陽轉子有腐蝕，但無結垢。壓縮機腔體有結垢將垢清理，表面有腐蝕。

2.3 每次檢修后二級壓縮機開啟時都會出現與一級壓縮機做功不匹配，喘振等現象，主要表現為，二級壓縮機入口壓力升高，最高達到0.85MPa時突然降低，同時還表現在二級壓縮機電流由114A增大到146A然后降低，循環往復。最終導致二級壓縮機機械密封泄漏。

3 原因分析及措施

3.1 長周期運行機械密封泄漏。由于壓縮機長周期運行機械密封泄漏主要原因是丙烯氣中帶有聚丙烯粉料，粉料長時間集聚、結垢，最終導致壓縮機密封波紋管失彈，動環無法補償，最終導致機械密封泄漏。改進措施為：更換氣柜出口過濾網目數，同時規定每天定期切換出口過濾網，并及時清理過濾網粉料。

3.2陰陽轉子及腔體腐蝕。本套設備采用的噴淋介質為循環水，循環水由于循環使用最終導致循環水的濃縮倍數不斷提高。水中成垢鹽類及腐蝕性離子也成倍增加，最終導致二級壓縮機腔體及陰陽轉子形成垢下腐蝕。垢下封閉區域為陽極，陽極反應則是鐵的溶解即陽極反應 ： Fe=Fe2++2e- Fe2++2H2O=Fe（OH）2+2H+

使垢下介質的pH值進一步降低，加快腐蝕。

陰極反應 ：O2+2H2O+4e-=4OH-

由于二級壓縮機壓力較高噴淋介質的噴淋沖刷力較強，最終導致陰陽轉子無結垢現象，但明顯可以看見密封線全部腐蝕掉，從而可以推斷陰陽轉子一直進行結垢、垢下腐蝕、沖刷等循環；二級壓縮機封腔內有垢，清理后可明顯看見腐蝕情況。

措施：為減緩腐蝕情況，改循環水為除鹽水，減少水中成垢鹽類及腐蝕性離子，同時增加噴淋介質內循環水的排放次數，達到稀釋濃縮倍數。注：由于白油比循環水耐腐蝕情況好，2013年4月改循環水為白油，由于白油比熱{2.6J/（KG.℃）}比水比熱{4.2J/（KG.℃）}小很多，壓縮后氣體的熱量不能充分被吸收帶走，所以導致氣體溫度升高。該方法效果不好，無法使用。

3.3 檢修后二級壓縮機與一級壓縮機做功不匹配。由于二級壓縮機陰陽轉子及壓縮機腔的腐蝕導致檢修后再次開起時，同等情況下，二級壓縮機做功能力小于原沒有腐蝕時，從而導致每次檢修后二級壓縮機做功與一級壓縮機做功不匹配，出現喘振現象。

措施：由于一二級壓縮機變頻使用為一拖二形式，調節變頻時，一二級轉速同時變化，為了讓二級壓縮機能夠滿足一級壓縮機的做功能力，我們采取提高二級壓縮機電機的起始轉速，從而達到二級壓縮機滿足一級壓縮機做功。

3.4喘振造成機械密封泄漏。二級壓縮機檢修后由于一二級壓縮機因不匹配，出現喘振現象，反復出現多次壓力波動、振動波動，引起機械密封受力波動過大，端面出現分離、磨損，導致機封泄漏。

措施：及時調節二級壓縮機的電機起始轉速，使一二級壓縮機做功匹配，從而消除喘振現象。

4 改造后效果

通過本次改造經統計優化有：①氣柜出口濾網目數改造，增加了清過濾網的次數，但使二級壓縮機密封的使用情況得到好轉，壓縮機密封長周期運行壽命有所提高。②噴淋介質改為除鹽水，定期排放內循環水使除鹽水定期置換達到水質好，定期檢修時陰陽轉子沒有腐蝕，壓縮機腔沒有結垢現象，檢修結束后二級壓縮機做功能力不變，不需調節二級壓縮機電機起始轉速，仍能滿足生產需求，同時減少因喘振造成機械密封泄漏的損失。

5 結論

自改造以來，對二級壓縮機進行拆檢，發現機械密封完好，壓縮機腔及陰陽轉子無腐蝕，重新組裝使用未產生喘振現象，從而減少因喘振造成的機械密封泄漏，減少密封造成的損失每臺套10278元，同時減少因設備故障造成生產損失每次504000元，凈利潤28800元（每次搶修約16小時，聚合釜反應生產2輪，每輪12釜，每釜產聚丙烯3噸，每噸約7000元）。通過使用證明本次對氣柜出口過濾器過濾網目數改造和壓縮機噴淋介質改造是成功的。

作者簡介：李鵬燕（1986.12-），男，工程師，2010年畢業于遼寧石油化工大學材料成型及控制工程，目前在青島石油化工有限責任公司聚丙烯車間從事設備技術管理工作。