離心式壓縮機運行故障分析及技術改造

陳 明，朱 健，毛維龍

(1.兗礦魯南化工有限公司，山東 滕州 277527；2.兗煤藍天清潔能源有限公司，山東 鄒城 273516)

離心式壓縮機是葉輪對氣體作功使氣體的壓力和速度升高，完成氣體運輸的壓縮機[1]。兗礦魯南化工公司所用一氧化碳壓縮機由德國阿特拉斯·科普柯進口壓縮機生產制造。PSA裝置生產出來的98%CO氣體經過一氧化碳壓縮機加壓送醋酸工序，在設備安裝使用后因各種原因造成壓縮機不能長周期運行，主要存在壓縮機入口超溫、油溫超溫、頻繁跳車等各類問題。需要綜合改造，提升設備運行穩定性，保障變壓吸附生產系統的長周期運行。

1 壓縮機運行主要故障分析

(1)壓縮機入口氣體超溫。壓縮機入口氣體來源為變壓吸附工序產生的一氧化碳氣體，氣體溫度較高，造成壓縮機入口溫度超溫(50 ℃報警，60 ℃跳車)，經常超過報警值，影響壓縮機各級運行溫度，對壓縮機運轉零部件會造成嚴重損害。經過探討決定在壓縮機入口處增設冷卻器。

(2)防喘振控制失效導致壓縮機跳車。壓縮機曾出現3次以上因防喘振控制失效而跳車的事故。分析后發現控制防喘振閥門開度的五級出口流量計測量管進系統冷凝水是造成事故的主要原因。

(3)壓縮機前工序帶粉塵。壓縮機入口氣體來源為變壓吸附工序產生的一氧化碳氣體，由于變壓吸附工序中含有吸附劑(硅膠、分子篩等)，運行過程中會產生少量粉塵等雜質，造成壓縮機葉輪、蝸殼結垢，影響葉輪平衡，對壓縮機損害大，嚴重影響其運行效果[2]。

(4)潤滑油油溫超溫，油冷卻器效果差。壓縮機運行過程中油溫多次達到報警值55 ℃，影響壓縮機潤滑系統運行，拆檢油冷器發現換熱管堵塞較嚴重，油冷器在壓縮機運行過程中無法清理，只能在停機后拆檢，用高壓水清洗，嚴重阻礙了壓縮機的長周期穩定運行[3]。由于沒有備機，無法長周期運行對工藝生產造成了嚴重制約，如何不停機在線清理成為難題。

2 壓縮機改造方法

2.1 入口增加冷卻器

為徹底解決壓縮機入口超溫問題，決定增加壓縮機入口冷卻器，將冷卻器進、出管線與CO壓縮機入口管線連接，將循環水引入冷卻器[4](見圖1)。

具體實施配管方案：① 將兩臺冷卻器上部短接拆除并回裝封頭；② 將原有循環水上/回水法蘭前管割短；③ 將上、下冷卻器間的180°DN350彎頭拆除，將180°彎頭調整至水平位置與另一臺冷卻器封頭連接，改造后氣體流程每層兩臺冷卻器串聯，三層換熱器間并聯；④ 將風機出口管線在進廠房前三通后引入冷卻器入口，并加設手動蝶閥；⑤ 在冷卻器出口配出口蝶閥后引至過濾器入口閥閥后；⑥ 將冷卻器循環水管線與精脫硫冷卻器循環水總管相連。

圖1 管道配管

2.2 出口流量取壓管線路優化及增加電伴熱

為了消除冷凝水對控制信號的影響，采取將出口流量表安裝位置高于測量點高度的方法，防止冷凝水聚集，及時排掉冷凝水，消除水的影響，同時對儀表管道進行電加熱，大幅減少冷凝水的形成[5]。

2.3 入口增加焦炭過濾器

針對壓縮機入口氣體中有少量粉塵等雜質，嚴重影響壓縮機運行的問題。決定在壓縮機入口處增加焦炭過濾器，過濾掉粉塵等雜質，從根本上解決問題[6]。

2.4 潤滑油系統增加油冷卻器及在線清理裝置

壓縮機運行過程中，油溫冬季時達54.2 ℃(54 ℃報警)，夏季時，在加一次水噴淋情況下已達到58.5 ℃(60 ℃跳車)，影響壓縮機潤滑系統運行，拆檢油冷器發現換熱管堵塞較嚴重，使換熱效率下降[7]。油冷器在壓縮機運行過程中無法清理。

為了避免油溫高對設備的損害和降低夏季時壓縮機跳車風險，決定增加1臺新油冷器，串聯安裝于冷卻器出口管線自調閥前。改善壓縮機油冷效果，提高C1201壓縮機的運行穩定性。

根據冷卻器封頭特點，改造增加在線冷卻裝置，實現冷卻器封頭在線可拆卸。在壓縮機運行過程中可以實現冷卻器的切換，達到在線清理換熱器的目的，保證換熱效果[8]。

3 綜合改造實施效果

壓縮機入口冷卻器增加后，壓縮機入口氣體溫度有效控制在報警值50 ℃以下，大部分運行時間保持在40 ℃左右，壓縮機入口超溫問題得到有效解決，保證了各級運行溫度在控制指標內，保障了設備長周期穩定運行。

通過出口流量取壓管線路優化及增加電伴熱改造，試運行半年多，運行良好，至今未再發生因防喘振控制失效造成壓縮機跳車的問題，改造效果顯著，大幅減少了停機次數，保證了生產系統連續、穩定、安全運行。

增加入口過濾器后，試運行1 a效果良好，拆檢壓縮機內部零件，葉輪、蝸殼等部件結垢明顯減少，只有少量灰層，無硬垢，動平衡良好。達到了改造效果，保證了壓縮機的長周期穩定運行，作為重點設備保證了生產系統的連續運行。

自新增油冷卻投運后，油溫常年維持在45 ℃左右，達到非常好的運行效果，油溫再未出現過報警。在線清理裝置，實現了堵塞油冷器的在線清理，可不停機恢復冷卻器換熱效果，最大限度地延長了設備的運行時間，達到了化工生產系統連續運行的要求[9]。

通過綜合技改的實施，改造后設備非計劃檢修率由89%大幅降低至10%以內。設備非計劃檢修率柱狀圖如圖2所示。

圖2 設備非計劃檢修率

4 結 語

一氧化碳離心式壓縮機運行故障分析及技術改造，經過嚴謹的推理計算，歷時2 a逐步實施改造，現運行良好，振動值、溫度等運行指標優良，8 000 h只需進行簡單檢查，實現了壓縮機一年免維護，完全滿足了長周期運行要求。一系列技術改造使設備運行周期大幅延長，杜絕了非計劃停機，效益非常明顯。

離心式壓縮機運行及技術改造的成功經驗可以推廣應用到阿特拉斯壓縮機長周期運行維護方面、離心式壓縮機技改提升、以及整個化工行業[10]，推廣價值大。