合成氣壓縮機長周期運行及故障分析

于耀添

摘 要：神華包頭煤化工有限責任公司碳四裝置合成氣壓縮機投產于2014年5月28日，壓縮機在最初運行過程中出現了壓縮機缸體振動大以及填料泄露嚴重等問題，嚴重影響了裝置運行穩定和壓縮機長周期運行，通過不斷試驗探索延長了壓縮機運行周期。

關鍵詞：活塞式壓縮機；長周期運行

低壓合成氣壓縮機是神華包頭煤化工有限公司碳四綜合利用項目提供的工藝參數進行設計的。壓縮機為四列四級，水冷式、M型無油潤滑低壓合成氣壓縮機。布置方式為二層樓板布置，旋轉方向：從壓縮機非驅動端，面向壓縮機觀察，曲軸為逆時針旋轉。

1 壓縮機主要參數及結構

1.1 其主要參數如下

排氣量（45m3/min），各級吸入壓力（0.117/0.255/0.556/

1.191MPa（A）），各級排氣壓力（0.255/0.556/1.191/ 2.401MPa（A）），各級吸入溫度（40/40/40/40℃），各級排氣溫度（131/128/124/116℃），冷卻水進/出水壓力（循環水）（0.4/0.2～0.25 MPa（A）），冷卻水進/出水溫度（循環水）（30/40℃），潤滑油壓力（G）（0.3～0.35MPa（A）），曲軸轉速（425r/min），軸功（385 kW）。

1.2 結構及主要零部件

本機結構為臥式四級式，四個氣缸均為雙作用氣缸，一、二、三、四級缸均采用循環水冷卻式結構，每級缸進、排氣口均為上進下出。一、二、三、四級均采用活動裝配式缸套，端部凸緣定位。氣缸設有支承，用于支撐氣缸重量和調整氣缸水平。

機體由機身和中體組合而成，其材料為低溫球鐵。機身中體用螺栓固定在基礎上，機身為對稱平衡式，機體中裝有曲軸、連桿、十字頭。由機身和四組十字頭滑道（既中體）組成一個緊密配合整體。機身頂部為開口的，可用來安裝主軸承，曲軸和連桿，主軸承上端有支撐梁與機身緊密配合并用長拉桿螺栓緊固以增強機身剛性，總裝完成后用機身蓋板來密封。中體十字頭滑道兩側都有窗口，用來安裝十字頭銷及連接十字頭與活塞桿等，工作時窗口用蓋板密封。機身上端設有呼吸器、用于曲軸箱的通風換氣。

2 機組長周期運行中存在的問題

2.1 活塞環支撐環磨損嚴重，缸體有拉缸現象

在機組運行初期，壓縮機狀態十分不穩定，在運行不到一個月之后缸體內便出現了異常聲音，停機檢修后發現一級缸活塞體拉傷嚴重，軸體表面拉傷比較明顯，溝槽較深，支撐環、活塞環磨損比較嚴重，磨損嚴重部位減薄量達到3mm。綜合以上現象初步分析是產品選型不適合該壓縮機的運行條件。一級缸活塞直徑大、重量重，支撐環、活塞環無法承載，造成磨損加劇加快，是造成一級缸套以及活塞體磨損拉傷的主要原因。

由于合成氣壓縮機支撐環、活塞環的頻繁損壞給裝置生產帶來較大的生產波動和隱患。我們聯系供貨商優化支撐環、活塞環材質和制造工藝，調整支撐環，活塞環相關設計數據，有效降低支撐環、活塞環消耗量，延長合成氣壓縮機運行周期。經過一段時間的實驗和總結，決定采用賀爾碧格廠家提供的新型陶瓷材料作為活塞環支撐環材料，目前效果比較明顯。

2.2 填料密封泄露嚴重

活塞桿填料環主要作用在密封氣缸座與活塞桿之間的間隙，阻止工藝氣體沿活塞桿方向泄露，造成壓縮機排氣量下降，影響正常工藝生產，易燃易爆氣體外泄，容易危及現場操作人員的人身安全，工藝介質進入曲軸箱污染潤滑油，造成油質下降，影響機組潤滑。

在日常檢修過程中發現每當運行半年左右，機組的填料密封就會有不同程度的泄露，而新更換填料密封時并沒有此現象，由此我們判斷是現有填料密封材料無法滿足機組正常的密封。于是通過向設計院咨詢并聯系廠家，最終決定使用由新型聚四氟乙烯石墨配方材料組成的主填料和充氮填料。目前效果十分明顯，也為機組的長周期運行提供了保障。

2.3 級間溫度過高

裝置機組在夏季時經常出現排氣溫度報警，有時甚至因此停車處理，嚴重影響了裝置的長周期運行。經過判斷，級間冷凝器存在堵塞問題，由于管束直徑較小且循環水質量較差，所以經常堵塞。同時一級進氣壓力時常波動，有時大于機組的額定吸入壓力，導致后系統排出壓力和溫度都偏高。

為了解決換熱效果差的問題，我們選擇改變換熱器管束材質為白鋼管，并增大了管束直徑，使其不易結垢，大大降低了換熱器的清洗頻率。同時在工藝上穩定吸入壓力，防止因排出溫度高導致生產波動，提高裝置穩定性。

2.4 刮油環經常泄露

機組刮油環經常發生泄露，有時在剛安裝完新的刮油環后，一啟機就發生泄露，經常泄漏量超過80滴/分，被迫重復檢修。在排除了活塞桿的磨損之后，我們認為舊式的刮油環設計不合理，回油不暢是發生泄露的主要原因，舊式的刮油環加工精度較差，導致活塞桿與刮油環無法緊密貼合，從而無法發揮其主要作用。

在經過多次試驗，采用了賀爾碧格提供的刮油環，新型的刮油環徑向尺寸減少，增強了與活塞桿之間的貼合程度，提高了刮油效果。新增了節流環，大大減少進入刮油填料盒的的潤滑油量。通過對刮油環的改造，刮油環的使用壽命也提高了一年多的時間。

3 總結

合成氣壓縮機在裝置是最主要的動設備之一，通過對機組的長時間攻關，使其運行周期提高了近半年，也為機組長周期運行長周期運行提供了保障。

參考文獻：

[1]漢隆著.壓縮機手冊[D].北京：中國石化出版社，2003（105）.

[2]郭磊.影響往復式壓縮機長周期運行的原因分析[J].壓縮機技術，2013（71）.