5CⅡ200MX3離心壓縮機長周期運行對策分析

王新花，王宇

（蘭州石化公司，甘肅 蘭州 730060）

離心壓縮機作為公用工程風氮系統的關鍵設備，能否長周期運行直接影響著風氮系統的安穩保供。結合我廠推行“離散數據分析工作法”助力大機組管理，分析機組共性、個性故障規律。將以往的大機組故障檢修轉變為“大數據”指導的預知維修，同時分析目前機組運行中存在的問題，通過備件替換、改造措施實施等，提升機組抗風險能力，確保整個壓縮空氣和氮氣系統的長周期運行。

1 機組離散數據分析工作法

通過分析歷年來我廠大機組非計劃停工的事件，統計檢修數據，歸納出故障點，繪制該機組“離散數據圖”和“機組各部件檢修周期圖”梳理機組各部位的故障發生頻次，分析機組共性、個性故障規律。將以往的大機組故障檢修轉變為“大數據”指導的預知維修，確保整個壓縮空氣和氮氣系統的長周期運行。

1.1 機組檢修離散數據分析

匯總5CⅡ200MX3離心壓縮機自2008～2019年機組檢修數據，積累檢修數據共計75項，找出該機組故障點分布共計13個，查找普遍性檢修規律，發現該機組常發檢修主要為：電機清洗、機組葉輪清洗作業，級間冷卻器清洗或更換作業、儀表探頭更換、除塵器濾筒清掃更換、控制面板更換、油冷器檢修等機組檢修內容。

1.2 機組檢修原因分析

查找分析發現，檢修主要有以下原因：（1）電機清掃作業：空氣中灰塵等集聚在電機內部附著在電機定子線圈上，影響電機散熱，導致機組定子溫度高。（2）機組葉輪清洗作業：機組葉輪表面結垢導致機組振動上升，破壞機組動平衡導致。（3）級間冷卻器清洗或更換作業：水質原因導致級間換熱器腐蝕結垢，換熱效率下降致使級間風溫高至報警值。（4）一次儀表檢修作業：多由于一次檢測元件質量原因及所處工作環境影響性能劣化，或日常檢查維護不到位導致突發檢測故障導致。（5）除塵器濾筒清掃更換作業：屬于機組日常保養維護內容，根據除塵器壓差顯示及目視檢查濾筒結垢情況開展清掃或更換作業。（6）油冷器檢修作業：長時間運行后的正常維護作業。（7）控制面板更換作業：由于機組控制柜設計在電機出風口旁，長期經受高溫環境影響，導致電子元器件老化所致。2015年一空異地搬遷DCS升級項目，取消了機旁柜設置，徹底消除了該設備故障隱患。

1.3 總結歸納機組檢修周期合理安排機組檢修

關鍵機組非計劃損工時間是我公司重要考核指標，有效降低關鍵機組非計劃損工時間，才能保證大機組長周期運行。通過檢修記錄分析，摸清機組檢修保養周期，合理安排計劃檢修保養，可有效降低機組故障率，減少機組非計劃停車次數。結合2015～2019年檢修數據分析（見表1），該機組故障停車檢修主要由葉輪清洗作業、中冷器清洗作業、儀表誤動（風壓）等原因造成機組計劃、非計劃停車，是影響機組長周期運行的主要因素。

表1 5CⅡ200MX3離心壓縮機2015～2019檢修數據

通過對機組近10年的檢修記錄分析總結，建立檢修數據庫，根據檢修效果驗證對比，合理制訂檢修相關專業檢修周期：（1）電機吹掃及專業清洗作業：根據機組運行電機定子溫度變化，原則上每4年進行一次專業清洗，每2年進行一次現場吹掃作業。可根據電機定子溫度持續上升至125℃并還有上升趨勢時，進行現場吹掃，持續超過135℃時組織進行電機專業清洗。（2）葉輪清洗作業：葉輪檢修周期為1年半且集中在6～9月，需根據13號機組運行振動、風溫等參數判斷是否需要提前葉輪清洗作業。（3）中冷器檢漏清洗作業：中冷器檢修周期受循環水對管束腐蝕情況及密封O型圈老化等影響。一般每年進行一次中冷器檢漏清洗工作，可同步安排在葉輪清洗作業時同步檢查中冷器泄漏情況，進行保壓實驗，同時加強機組備用期間對中冷器空氣側排口的檢查，發現異常漏水情況，及時采集水樣進行循環水水樣分析，根據水樣分析結果進行合理判斷。（4）儀表檢修元器件故障。①振動儀表：根據機組一、二、三級振動儀表元件更換檢修數據分析，探頭的更換周期為3年左右，由于儀表元器件故障多為偶發原因造成，基礎數據需進一步進行積累，可安排機組檢修時同步檢查儀表元件情況并進行校驗。②風溫儀表：風溫儀表的更換周期應為3年，連續投運6個月后對儀表進行一次校驗。（5）油冷器檢修：由于油冷器材質結構不易腐蝕，檢修周期一般為5年。（6）除塵器濾筒：根據檢修大數據分析：每6個月進行吹掃，每年進行一次濾筒更換，可有效改善入口風質。

通過上述檢修周期的制訂實施，合理安排檢修內容及檢修時間，推進機組的預知維修，有效降低了機組的故障率。

2 目前影響機組長周期運行的隱患因素分析

2.1 機組壓力指示顯示異常

空壓站的2臺英格索蘭壓縮機均采用德國WIKA公司生產的一體式壓力傳感器，用于檢測壓縮機出口壓力。2019年1月22日，5CⅡ200MX3型壓縮機由于傳感器內部線路虛接致使三級出口壓力回零；2月9日，該型壓縮機由于傳感器質量問題致使三級出口壓力回零；2月15日，該型壓縮機由于傳感器內部接線脫焊致使三級出口壓力回零。在1個月內，一體式壓力傳感器出現3次故障，均是由于傳感器內部排線電纜金屬絲強度不足，受機組振動、高溫等影響導致電纜與焊接柱斷裂致使三級出口壓力回零，一體式壓力傳感器嚴重制約著壓縮機的長周期運行。

2.2 機組油溫、風溫高無有效控制手段

機組油溫、風溫過高是另一類影響機組運行的因素。機組油溫要求控制在40～45℃之間，高油溫使潤滑油粘度下降，引起局部油膜破壞,潤滑失效，加大設備的磨損。機組中間冷卻器是用于冷卻多級壓縮機級與級之間的壓縮氣體，保證機組以等溫壓縮工況下運行，保證機組效率。尤其是在夏季環境溫度高，機組運行溫度隨之升高，循環冷卻水的溫度較高或油冷卻器、中間冷卻器堵塞，效率下降導致，目前該機組2臺潤滑油板式換熱器均已投用，仍不能有效控制油溫，潤滑油溫度一直在48～51之間波動（油溫風溫的報警值49℃，聯鎖值54℃）；該機組二級風溫一直維持在47～50℃之間波動（報警值49℃，聯鎖值54℃），波動原因主要是受氣溫影響，隨循環水溫度上升而上升。

2.3 機組二級振動異常波動

2020年至今該型壓縮機共發生4起二級振動異常波動，分別是1月13日、4月9日、8月17日和10月12日，共同特征均為：壓縮機組正常運行無特殊操作情況下，二級振動突發異常頻繁波動，其余參數均在正常范圍，通過對異常波動期間機組運行負荷變化、機組風溫、油溫、軸承溫度等參數情況判斷，排除機械原因造成振動異常，儀表誤動是造成機組二級振動異常波動的主要原因。在對探頭的拆檢校驗中均未發現接線松動情況，每次更換探頭后二級振動便恢復正常。在4月、10月出現的兩次波動后拆檢發現探頭檢測部位分別有油污雜質、和探頭表面破損情況，所以不能排除探頭部位進入異物的可能。

3 采取的改進措施及效果驗證

3.1 機組壓力指示顯示異常改進措施

2019年1～2月，該壓縮機共發生3起由于一體式壓力傳感器內部線路脫焊、接線虛接等原因造成機組三級出口壓力波動的事件；同時，德國WIKA公司生產的一體式壓力傳感器價格是國產差壓變送器價格的5倍，價格高昂且通用性差，維護難度大，根據該壓力變送器形式及現場應用情況，初步改進方案有以下2種。方案一：將德國WIKA一體式壓力傳感器變更為美國GE一體式壓力傳感器。方案二：將德國WIKA一體式壓力傳感器改造為差壓式壓力變送器。

3.1.1 改進方案可行性分析

一體式壓力傳感器是將一個要測量的壓力轉換成另一個可以讀取處理的標準的電信號。壓力變送器較一體式壓力傳感器相比，具有以下優勢：（1）壓力變送器可以達到一體式壓力傳感器的檢測精度，可靠性強。德國WIKA公司生產的0～200psi一體式壓力傳感器的檢測精度為0.25%，壓力變送器完全可以實現0.25%的檢測精度甚至更高；原一體式壓力傳感器安裝于壓縮機出口，長期受高溫、機組振動的影響，傳感器接線易出現脫焊、虛接等現象，而壓力變送器通過引線引至設備基礎，耐高溫和抗振性能更佳，工作可靠性更強。（2）壓力變送器較一體式壓力傳感器易維護。原一體式壓力傳感器安裝于壓縮機出口，距離設備基礎3.6m，儀表維護人員需要以設備本體為基礎進行作業，作業危險性和檢查維護難度大；同時，一體式壓力傳感器不遵從HART協議，維護人員無法校核維護，出現故障只能返廠維修或報廢處理。（3）壓力變送器較一體式壓力傳感器價格低廉，采購周期短。該型壓縮機采用的德國WIKA一體式壓力傳感器為進口備件，價格為1.5萬元一支，且采購周期較長，一般在6個月左右，而差壓式變送器為國產，采購周期為1個月左右，0.3萬元一支，差壓式變送器較一體式壓力傳感器價格低廉且采購周期短。綜合安全性、經濟性和可操作性，我們選取第二種方案進行實施，根據德國WIKA一體式壓力傳感器的相關參數以及設備的相關要求，我們選取型號：型號為FKGT03VC-LUCBY-BAB，測量范圍為0～1379kPa，電源電壓為0～28VDC，輸出信號為4～20mA，準確度為0.065%的差壓式變送器。

3.1.2 改進措施具體實施

車間利用裝置檢修機會，組織儀表維護人員對一體式壓力傳感器進行改造，改造步驟如下：（1）利用原來一體式壓力傳感器的螺孔，按照“橫平豎直”的原則布置φ8引壓線；在壓縮機基礎的西側，安裝操作柱并將差壓變送器固定于操作柱。（2）將引壓線與差壓變送器連接，并按照接線原則進行儀表接線。（3）對差壓變送器進行調試，零位調整螺釘和量程調整。（4）按照操作規程投用差壓變送器。經改造后該機組壓力指示穩定，經過近1年的觀察，再未發生過壓力波動事件。

3.2 機組油冷器、中冷器清洗作業消除機組溫度高隱患

車間根據機組檢修離散分析后確定，機組中冷器、油冷器均已到檢修周期，組織對油冷器拉回專業清洗廠家進行清洗作業。拆檢發現該機組潤滑油板式換熱器循環水側板片上存在大量垢層，導致傳熱效率下降，經專業清洗后，目前機組油溫一直維持在工藝指標范圍內（40～45℃），且油冷器水側閥門均留有調節空間，保證了機組長周期運行。通過拆檢發現機組二級中冷器管束內部存在結垢現象，首先使用水槍對中冷器芯子進行沖洗，但只能對管束表面有機物油泥沖掉，管束內部結垢現象無法清除，且由于管束材質原因，經化學清洗效果也不明顯，通過清洗回裝后該機組二級風溫維持在47～49℃運行（接近報警值49℃運行），待備件到貨后，采取更換管束的方式徹底消除機組級間風溫高的隱患，車間繼續執行機組管控方案，如二級風溫接近報警值時，首先聯系循環水供水單位降低水溫，匯報相關領導，如風溫繼續上升時至52℃時（聯鎖值54℃）切換備用機組。

3.3 持續開展“三個關注”管住振動波動隱患

針對2020年該機組發生的4起二級振動異常波動情況，雖然確定了是由儀表探頭誤動造成振動的波動，但在10個月內連續發生相似情況，說明造成振動探頭檢測異常的原因還未徹底消除，從探頭拆檢及校驗結果發現，存在外部原因造成探頭檢測部位損傷和干擾，根據探頭安裝部位在二級氣封、油封之間，根據探頭拆出后有破損和雜質情況，同時對比其他機組由于該機組儀表氣源無過濾器，不排除有雜質進入影響探頭檢測區域，影響機組檢測部位感應情況造成振動的波動。建議在下次檢修期間在該機組儀表氣源閥后安裝儀表氣源精密過濾器，提高氣源潔凈度并進行效果驗證，同時檢查機組油封完好情況，根據檢查情況進行必要的備件更換，提高振動探頭部位清潔度。

4 結語

根據機組檢修離散數據分析，堅持開展機組預知維修，總結機組檢修規律，查找離心壓縮機組最佳維護保養周期，避免過度維修，提高精細設備管理水平；堅持開展“三個關注”工作法，對異常狀態、機組趨勢、關鍵參數變化時刻保持警惕，對機組存在的故障隱患，分析存在問題，從成本最低，最便于維護，檢測元件日常使用故障率低等方面選擇最佳解決方案，降低設備故障風險，保障設備精益運行；同時日常維護方面制訂專門的機組隱患管控方案，精準操作保障機組長周期運行，從而實現年度關鍵機組非計劃損工時間完成達標，保障煉油裝置供風可靠。