MVR蒸氣壓縮機因平衡閥未關導致的葉輪損壞事故分析

李勇（山東瑞福鋰業有限公司，山東 肥城 271600）

1 事故經過

生產二班接班后約7 點40 分左右停止壓縮機進行返罐，8點45 分左右返罐完成，接著進料升溫，9 點左右開啟壓縮機進行蒸發，9 點51 分振動值超設定值跳停，這時發現壓縮機進出口溫度達到200℃并超出量程，通知儀表對熱電偶進行了更換，11點20更換完畢。11點33分開啟壓縮機，隨后振動值超設定值跳停。接著通知儀表對振動傳感器進行維修，11 點55 分再次開機，振動值再次超設定值跳停，通知儀表對振動傳感器和信號變送器進行更換，1點30分更換完畢，1點36分再次進行試機，在電機頻率加到38Hz時超振動值跳停，隨后車間組織人員開始對蒸發器進行排液降溫，2點51分降溫后打開壓縮機進口人孔對壓縮機葉輪部位進行檢查，發現葉輪端面與蝸殼配合位置有摩擦飛毛現象，接著對壓縮機進口進行拆檢。

2 事故原因及責任分析

2.1 事故原因分析

對于蒸汽壓縮機出現的故障，我們從機組DCS操作系統中保存的震動、溫度、電機頻率等指標進行分析判斷。

（1）蒸汽壓縮機震動趨勢：自9 點加料開啟蒸汽壓縮機，壓縮機震動指標在9點38分有短暫上升，之后震動處于波動上升狀態，至9點51分超振幅保護設定值60um連鎖跳停，連鎖跳停說明機組震動保護連鎖功能是完好的。下圖為震動趨勢畫面截圖：

（2）蒸汽壓縮機高速軸承溫度趨勢 自9 點加料開啟壓縮機，壓縮機高速軸前軸承溫度緩慢升溫至42°左右，至9點38分迅速下降至16度左右（軸承溫度下降表明高速軸與軸瓦之間的液膜摩擦消失，無摩擦熱產生），之后溫度在25-42度之間波動至停機，高速軸后軸承溫度在整個期間處于42 度左右平穩的狀態；

（3）蒸汽壓縮機電機輸入變頻及電流趨勢：自9 點加料開啟壓縮機至9 點51 分壓縮機跳停，電機變頻輸入始終為43Hz，電機電流在整個過程中為58A 呈下降趨勢，能量輸出轉換正常；

（4）蒸汽壓縮機出口蒸汽溫度趨勢：壓縮機出口蒸汽溫度自9 點至9 點04 分，二次蒸汽溫度自80℃升至118℃（工藝設定上限溫度），然后15分鐘的時間至9點19分壓縮機出口二次蒸汽溫度攀升至熱電阻量程上限205℃，8 分鐘后熱電阻過流熔斷。

（5）蒸汽壓縮機出口蒸汽溫度趨勢：壓縮機進口蒸汽溫度自9點至9點04分，溫度自80℃升至118℃（進口溫度沒有降低，說明期間沒有熱交換），然后15分鐘的時間至9點19分進口溫度攀升至熱電阻量程上限205℃，8 分鐘后熱電阻過流熔斷，壓縮機進口蒸汽溫度趨勢截圖與進口的類似。

（6）蒸汽壓縮機平衡閥開度趨勢：MVR 系統自開啟至壓縮機跳停，平衡閥沒做任何調整始終處于85%開啟狀態。下圖為MVR蒸發系統簡圖：

平衡閥又稱防喘閥，在MVR系統啟動或運行中，為了避免蒸汽壓縮機的喘振，將壓縮機的出口氣體循環進入進口，使壓縮機入口氣體流量增大到大于機組的喘振流量，保證壓縮機平穩運行。開機操作規程明確要求機組啟動前平衡閥處于開啟狀態，機組啟動后根據機組的運行狀態逐漸關閉平衡閥。根據平衡閥開度趨勢截圖，了解到整個啟動過程中操作人員沒有按照規程進行調整平衡閥的開度，壓縮機對進出口管道內的空氣進行做功升溫，空氣自機組平衡管路循環加熱，系統內的空氣在20分鐘內（9點-9點19分）溫度升至205℃，達到熱電阻量程上限直至熔斷燒毀，9點38分蒸汽壓縮機蒸汽流道內空氣溫度異常升高，葉輪受熱膨脹與蝸殼接觸摩擦，印證了當時機組震動傳感器顯示的震動急劇上升，超過震動保護機組跳停，同時因葉輪繼續膨脹與蝸殼接觸抬高了前軸徑，軸承油膜因無軸頸載荷不再生熱，潤滑油對軸承快速降溫，對應當時高速軸前軸承溫度由42℃快速降至16℃；

9 點27 分機組蒸汽出口溫度檢測熱電阻熔斷后系統默認蒸汽溫度為0點狀態，所以在該時點噴水降溫閥門自動關閉，因為整個過程中沒有蒸汽產生，冷凝水槽中也沒有液位，所以在這個過程中也無水可噴進行降溫，壓縮機進出口氣相溫度趨于一致。

2.2 事故責任分析

（1）通過上述分析，該事故屬于嚴重的人為操作事故，系統加料開啟壓縮機后，操作人員直接輸入電機變頻參數43Hz，操作規程要求應根據系統壓力、溫度的變化緩慢加大壓縮機變頻輸入，并且操作人員未能及時調整關閉平衡閥，對空氣持續做功生成熱量無法轉移，造成葉輪受熱膨脹與蝸殼劇烈摩擦導致事故發生；同時二次蒸汽溫度在較短的時間內上升超出工藝指標要求，操作人員沒有采取任何措施進行干預，崗位主操沒有起到相應的作用；

（2）生產調度及車間管理人員對壓縮機震動連鎖停機無視公司相關文件及管理制度，盲目違規指揮處置，不組織人員查明機組震動超標真實原因，反而組織自控人員檢修溫度測點，并安排班組再次啟動蒸汽壓縮機組，啟動后因震動保護停機，沒有組織設備、電儀技術人員進一步查找震動超標原因，反而懷疑該震動數據的真實性，組織儀控人員檢修更換傳感器，并組織運行大班重復2次開機，均因震動保護無法啟動運行。

3 事故應對措施

（1）要求各生產車間嚴格執行設備故障逐級匯報制度以及設備事故處置的四不放過原則，今后公司內凡10萬元以上重大價值、單一無備機設備出現故障后，須有設備、電儀部門負責人會診匯報主管生產副總和設備副總后方可再次啟動投用，價值100萬元以上的設備故障修復后須有總經理同意方可再次啟動投用；

（2）公司主管培訓部門需進一步制定職工培訓學習計劃、制定詳細的培訓考試考核計劃審批執行，每月組織調度、中層生產管理人員、值班長、操作人員、維護人員進行公司各項管理制度以及機械、電氣、儀表自控等專業知識的教育培訓考試，考試成績與績效工資進行掛鉤，考試不合格給予一次機會補考，補考不合格的調離崗位；

（3）由技術部牽頭，工程設備部、電儀車間、焙浸車間、碳酸鋰車間、氫氧化鋰車間配合，按規定的時間對涉及工藝指標的各種連鎖進行梳理規范，經審核審批后形成正式文本下發執行，并制定每月核查上述連鎖完好的簽字制度，制定關鍵連鎖權限變更審批制度（由生產部長提出，安全科、技術科、工程設備部、電儀車間會審后，總經理審批），簽字文件每月底交工程設備部核查存檔；

（4）技術部做好全公司范圍內的各項工藝技術指標及管理考核制度的完善制定工作，按規定的時間編制完成崗位工藝培訓資料，擬定考核題庫，夯實工藝技術基礎管理工作；

（5）為確保公司6 套MVR 蒸汽壓縮機安全可靠運行，防止出現類似事故，由技術部牽頭，工程設備部、碳酸鋰車間、氫氧化鋰車間、電儀車間配合，增加MVR蒸汽壓縮機進出口二次蒸汽溫度、噴淋系統報警停車連鎖功能，聯系蒸汽壓縮機配套廠家增加程序安保系統；

4 結語

對于本次工藝操作事故，暴露出了公司因擴能出現的崗位人員操作水平、基層管理人員業務能力不能適應的現實情況，以及生產出現問題后如何程序化處理的諸多問題。對此，要求生產系統每一位員工對自身、對本部門全方位進行自查自糾，不斷摸索學習，提高業務技能，充分落實公司的每項管理制度，夯實基層管理水平，以適應企業快速發展的需求。