液環(huán)式壓縮機故障分析及解決方法

段玉明，盛楠，牛彥武

（新疆獨山子石化公司乙烯廠烯烴一聯(lián)合車間，新疆 克拉瑪依市 834000）

新疆獨山子石化公司某裝置化工火炬氣回收站布置在距化工火炬區(qū)較近苯罐區(qū)北側(cè)，北為廠7路，東為預(yù)留發(fā)展用地，南面是苯類罐區(qū)，西面為丁二烯，丁烯-1/MTBE裝置。火炬回收站設(shè)置兩臺液環(huán)壓縮機，單臺能力700m3/h，用于回收正常操作下北區(qū)各裝置的不凝氣排放以及減壓、置換排放的火炬氣，火炬氣經(jīng)壓縮升壓后送入全廠燃料氣管網(wǎng)中，從而達(dá)到回收火炬氣，降低能耗的目的。目前由于南區(qū)排放的間歇性，火炬回收氣管線只回收北區(qū)分液罐之前的火炬氣管線引出，回收火炬氣進入火炬氣回收壓縮機，壓縮至0.56MPa后，經(jīng)火炬回收氣緩沖罐，并入化工區(qū)燃料氣系統(tǒng)及焚燒爐。送出的回收火炬氣在燃料氣管網(wǎng)的上游端部，有利于燃料氣的充分混合。火炬壓縮機運行兩年里出現(xiàn)過兩臺壓縮機同時排液、入口管線帶液和液環(huán)補液不及時等問題，制約著壓縮機平穩(wěn)運行。通過對壓縮機運行期間出現(xiàn)的問題，分析原因，采取措施，保證壓縮機平穩(wěn)運行。

1 液環(huán)壓縮機主要部件及工作原理

1.1 液環(huán)壓縮機主要部件

（1）雙殼，它們的內(nèi)壁與旋轉(zhuǎn)軸線具有雙偏心關(guān)系。

（2）單葉輪，復(fù)式，通過軸承支撐的軸來支撐。

（3）單錐管型氣體分配器，錐管固定在吸入-壓縮蓋（頭）。

（4）軸承箱提供有支撐腳，作為機器的支撐部件。

1.2 工作原理

液環(huán)壓縮機為容積式壓縮機，需要原動機來驅(qū)動，通常為電動機。旋轉(zhuǎn)的葉輪驅(qū)動泵殼內(nèi)的工作液形成一個橢圓形的厚度近似均勻的環(huán)，通常稱作液環(huán)或密封環(huán)。工作液只是部分充滿內(nèi)殼。由于離心力作用，工作液與每個泵殼內(nèi)壁的偏心輪廓相配并在每半個旋轉(zhuǎn)周期朝向或背向旋轉(zhuǎn)中心移動。對于葉輪的兩個相鄰葉片間的密封腔室來講，旋轉(zhuǎn)的液環(huán)就相當(dāng)于一個活塞。氣體在一個旋轉(zhuǎn)周的前1/4被吸入壓縮機并在隨后的1/4內(nèi)被壓縮。葉輪每轉(zhuǎn)一周，都要進行兩個同步且對稱的壓縮循環(huán)。對于兩壓縮級型，上述的循環(huán)在第二級中重復(fù)進行，來自第一級的壓縮過的氣體和液體被再次壓縮來進一步的提高壓力，并且通過法蘭錐管上的兩個槽孔沿縱向排出。錐管作為氣體分配元件，帶有四個吸入口和四個排放口，且形狀不同。與吸入壓縮端蓋上的吸入和排放法蘭相配套有兩個聯(lián)軸器。端蓋頭上沿軸線方向的第三個法蘭為密封液進料口。由于內(nèi)部偏心在葉輪沿旋轉(zhuǎn)軸線方向是對稱的，這就使液體和壓縮氣體對葉輪作用的徑向壓力方向相反，因此通常情況下作用在軸上的徑向壓力為零，這也就使得進出口法蘭的位置通過簡單地旋轉(zhuǎn)端頭+錐管組合180°來實現(xiàn)互換。

2 火炬壓縮機運行期間出現(xiàn)的操作問題

2.1 火炬氣回收壓縮機盤不動車

一次開工啟動壓縮機時，北區(qū)火炬壓縮機啟動時，盤不動車，壓縮機被迫解體檢修。首先檢查軸承磨損情況及軸承間隙，發(fā)現(xiàn)軸承定位間隙變大，判斷為軸承間隙變大后導(dǎo)致壓縮機后端蓋上的定位槽和葉輪口環(huán)之間有摩擦。該壓縮機單端滾動軸承支撐、固定，滾動軸承由于自身結(jié)構(gòu)定位作用相對于滑動軸承效果要差，并且容易造成滾軸磨損，而滾軸磨損之后又會導(dǎo)致葉輪和錐形體定位偏差變大，甚至造成磨損、觸碰。所以解決此問題可以通過改變軸承形式，將滾動軸承變成滑動軸承來實現(xiàn)，該壓縮機轉(zhuǎn)速不高，滑動軸承可以滿足需求。盡量避免造成錐形體和葉輪摩擦損傷，因為該備件價格昂貴。圖1為葉輪和錐形體磨損圖。

2.2 檢修所需的工機具、量具

專用工具：拆除葉輪專用工具，拆除機封專用工具。常用工具：套筒扳手30（帶加長桿，葉輪背冒較深）、公制扳手30、27、24、22、19、18、17、14、13，M20、M16吊耳、內(nèi)六方一套。其他：榔頭、起子、撬棍、套筒加長桿、管鉗、銼刀、什錦銼、鋸弓、2T倒鏈2個，軟繩子4根，鋼絲繩2根。易耗品：砂紙、大布、松動劑、毛氈子、記號筆、塑料布、四氟帶。量具：游標(biāo)卡尺、深度尺、塞尺、鉛絲、水平尺。

（1）檢修的重點。①測量轉(zhuǎn)子跳動；②更換軸承；③消除葉輪和殼體磨損缺陷；④調(diào)整轉(zhuǎn)子竄量。

（2）檢修注意事項。軸向調(diào)轉(zhuǎn)子竄量時，不能用力過猛，以免剛性件摩擦太大。

（3）檢修安全質(zhì)量控制。①防止機械傷害；②主要檢修數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)子軸向間隙：0.30。③備件更換情況。

（4）這次檢修主要更換備件（如表1）。

2.3 兩臺壓縮機同時排液，造成北區(qū)火炬壓縮機聯(lián)鎖停機

圖1 葉輪和錐形體磨損照片

表1

壓縮機運行平穩(wěn)，操作人員發(fā)現(xiàn)北區(qū)火炬氣壓縮機出口分液罐液位高報警，隨即通知外操至現(xiàn)場開副線閥，十幾秒后小室液位高聯(lián)鎖停機，時間短，來不及處理，導(dǎo)致停機。

（1）通過分析原因發(fā)現(xiàn)。火炬氣壓縮機分離器小室液位高于250mm時自動排液至200mm關(guān)閉，液位高于350mm時聯(lián)鎖停機。目前將壓縮機出口罐流程由苯類罐區(qū)的地下罐改至跨管廊至火炬水封罐，改變了壓縮機出口罐排液壓差：原設(shè)計壓縮機出口壓力700kPaG，現(xiàn)壓縮機出口實際操作壓力500kPaG，排放引至火炬水封罐壓力損失約250kPa，實際排放壓差約250kPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于原設(shè)計700kPa，造成壓縮機在運行過程中工作液的排放不暢，南北區(qū)火炬氣壓縮機同時排液，造成出口分液罐液位小室液位達(dá)到高聯(lián)鎖。火炬水封罐液位高，引起壓縮機小室排放不暢，液位快速上漲。最終造成兩臺壓縮機同時排液，液位高聯(lián)鎖，壓縮機停機，流量中斷。

（2）預(yù)防措施。分析停機原因，通過升高壓縮機出口操作壓力，由原500kPaG提高至560kPaG，增加小室排液壓差，加快小室排液速度。水封罐液位控制在1400mm左右，保證壓縮機入口壓力同時，不影響小室排放。

2.4 壓縮機出口流量下降，入口壓力波動大

正常生產(chǎn)期間，火炬外送量出現(xiàn)下降，壓縮機振動和溫度正常。操作人員對兩臺壓縮機分別補液兩次，流量恢復(fù)正常。同時壓縮機入口壓力出現(xiàn)大幅波動，返程閥自動調(diào)節(jié)無法滿足入口壓力穩(wěn)定，及時將回流閥手動控制，防止入口壓力低聯(lián)鎖，對兩臺壓縮機入口管線低點排液。由于返程閥全開，入口壓力波動，變頻也隨之變化，將變頻打手動控制，來穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。入口排液完成，入口壓力穩(wěn)定，緩慢關(guān)閉返程閥，出口閥逐漸有開度，流量恢復(fù)正常。

（1）根據(jù)入口壓力波動，分析帶液原因。火炬排放裝置設(shè)備檢修，蒸煮排放物排放至火炬，液體進入壓縮機入口管線，造成壓縮機出口壓力波動，流量下降。火炬壓縮機運行一段時間后，火炬氣中油相被排放液吸收。分離罐中油相會逐漸增多，導(dǎo)致密封液返回壓縮機時帶油，進入壓縮機，工況發(fā)生變化，導(dǎo)致出口調(diào)節(jié)閥關(guān)小，流量下降。現(xiàn)場對壓縮機液環(huán)工作液進行置換，通過補水閥旁路強制小室排放，流量恢復(fù)正常。補液過程中由于補液線離入口管線近，返程部分壓力，液體進入入口管線，導(dǎo)致入口管線積液增多。

（2）預(yù)防措施。及時聯(lián)系調(diào)度，火炬排放裝置是否有設(shè)備蒸煮，排放物至火炬，液體進入壓縮機入口管線，造成壓縮機入口壓力波動，流量下降。密封液補充管線離入口U型彎很近，返程閥在密封液補充線下方，返沖閥打開后，導(dǎo)致密封液進入口管線，增加入口管線排液量。將連接入口管線的返程線高于密封液補充線，密封液就不會倒串。

3 長周期運行任重而道遠(yuǎn)

通過經(jīng)驗的積累，維修人員基本掌握了火炬氣回收壓縮機的故障原因，并能開展修理，減少了開車時間，火炬氣回收壓縮機平穩(wěn)運行，從而達(dá)到回收火炬氣，節(jié)能減排目的。同時還需要對每次開、停機進行總結(jié)，對運行參數(shù)加強監(jiān)控，現(xiàn)場加強巡檢，通過技改技措，保證火炬氣回收。