老司機案例分析循環氫壓縮機排氣溫度高，可以說很到位
發布時間：2019-05-13 10:55:42 | 人感興趣 | 評分：3 | 收藏：
【中國壓縮機網】石腦油加氫裝置循環氫壓縮機C-2001A/B機組為固定水冷、一級、對稱平衡型無油潤滑往復活塞式壓縮機，由同步電動機、機身、氣缸曲柄軸、十字頭銷、十字體、活塞桿等零部件組成，由直接裝在主軸上的同步電動機驅動。
循環氫壓縮機C-2001A/B機組規格型號為DW-11/15-25，額度流量為11.0Nm3/min，額度吸氣壓力為1.5MPa，額度排氣壓力為2.5MPa，其作用為石腦油加氫裝置反應系統用的循環氫增壓循環，一備一用。
機組運行狀況及故障統計
石腦油加氫裝置循環氫壓縮機C-2001A/B自2016年5月15日投運以來，機組多次發生排氣溫度高故障，導致機組頻繁切換和維修頻次高，操作人員和檢維修人員勞動強度大，嚴重影響裝置的長周期、安全平穩運行。
從上表2分析可以看出，在近2年多的裝置生產過程中，循環氫壓縮機共發生故障10臺次，都與機組排氣溫度高報警故障有關，造成2臺機組頻繁切換運行。
機組排氣溫度高原因分析
現以某司石腦油加氫裝置循環氫壓縮機出現的幾起排氣溫度高案例為例，分析循環氫壓縮機排氣溫度高故障原因。
案例一：操作系統工況波動，導致機組壓縮比增大，排氣溫度快速上升，報警故障。
(1) 事件描述
2017年8月15日15:25，加氫反應器R-2001壓差大，催化劑結焦堵塞，造成循環氫壓縮機C-2001A/B出口至反應器入口管路憋壓，壓縮機出口壓力升高，而反應器出口到循環氫壓縮機C-2001A/B入口管路因反應器床層結焦堵塞，循環氫量降低。雖然系統有新氫補氫，但短期還是造成壓縮機入口壓力降低。其中壓縮機出口壓力不斷上升超過2.75MPa（高報警設計值2.75MPa，安全閥整定壓力2.75MPa），導致安全閥起跳。入口壓力降到1.1MPa左右，小于低報警設計值1.35MPa，機組排氣溫度升高特別快，排氣溫度高報警，導致緊急停車處理。
(2) 原因分析
我們知道，往復式壓縮機的排氣溫度可按絕熱壓縮計算，吸入溫度越高，壓縮比越大，排氣溫度越高。氫壓機的輸送介質來自于石腦油加氫裝置，因加氫反應器R-2001催化劑結焦堵塞，造成循環氫壓縮機C-2001A/B出口管路憋壓，而壓縮機出口壓力由系統壓力決定，導致壓縮機出口壓力升高，達到2.7MPa（正常值2.3～2.5MPa，高報警設計值2.75MPa)。而循環氫量降低，造成壓縮機入口壓力降低，為1.1MPa（低報警設計值1.35MPa，正常值1.5MPa)。由式可知，壓縮比增大，排氣溫度升高。
案例二：氣閥故障，機組排氣溫度高報警，機組被迫停機處理。
(1) 事件描述
2016年8月20日15:30，中控主操巡檢發現循環氫壓縮機C-2001A機組左右氣缸排氣溫度高報警，左氣缸排氣溫度110 ℃、右氣缸排氣溫度109 ℃，且溫度趨勢不斷上升，排氣量也不斷降低。為了滿足生產需要及安全生產，最后被迫停機切換備用機組。8月21日，機組置換合格后，達到檢修條件，生產移交，機修維保對機組進行檢修。
(2) 原因分析
從檢修的情況看，造成這次壓縮機排氣溫度高故障的主要原因是氣閥故障，氣閥泄漏或損壞串氣。主要表現為閥片、閥座上堆積較多的催化劑粉塵、油泥、積碳較多，導致氣閥閥片、彈簧腐蝕，閥片、彈簧斷裂嚴重，同時機組帶液，形成液擊，閥座液擊斷裂。從而導致氣閥故障致機組在生產運行過程中出現排氣溫度高，排氣量降低。
因此，根據檢修的情況分析，結合機組實際的運行工況，造成循環氫壓縮機C-2001A氣閥故障原因具體主要有以下幾點：
1）裝置加工高硫油，循環氫中H2S含量高（在裝置生產過程中對循環氫定期取樣分析，循環氫H2S含量在10000-15000ppm），循環氫高濃度的H2S加速氣閥彈簧、閥片腐蝕斷裂。對氣閥進行拆檢發現進氣閥彈簧斷裂、閥體內積累較多雜質、閥片斷裂等。
2）循環氫中攜帶的催化劑粉塵較多。催化劑粉塵會積聚在氣閥閥片、閥座上形成油泥、積碳，堵塞氣閥的流通面積，影響閥片的啟閉，閥片彈簧受力不均，長期處在較高的交變應力工況下工作，容易造成閥片、彈簧斷裂。
3)介質循環氫氣中夾帶液體組分。生產上循環氫氣雖然經過循環氫分液罐進行分離，但仍帶有少量較輕的液體組分，同時生產上的操作波動將會使液體組分進一步增加。從而使壓縮機吸入的氫氣帶液，對氣缸及氣閥產生液擊。機組在生產運行過程中帶液運行，形成液擊，極易造成氣閥閥片、彈簧、閥座損壞或斷裂，導致氣閥故障，同時因液體難壓縮，機組帶液運行存在嚴重的安全隱患。
4)彈簧因質量問題或疲勞斷裂，平衡力不均，氣閥彈簧損壞會引起氣閥閥片斷裂，其后果又進一步加速閥座的損壞。
5）進口過濾器濾網脫落，輸送介質不凈。輸送介質含有粉塵、油泥等，在氣閥表面，特別是氣閥閥片及閥座密封面形成結焦，易造成密封面的腐蝕和刮痕損壞，導致氣閥被卡住或墊住，造成氣閥泄漏，很容易造成氣閥和彈簧斷裂，及閥座損壞。
活塞式壓縮機排氣溫度高原因
根據對循環氫壓縮機機組近2年來生產運行故障原因分析，結合現場檢修情況看，導致往復活塞式壓縮機排氣溫度高的原因主要集中在以下幾點：
（1）操作系統工況波動，導致機組壓縮比增大，排氣溫度升高。
當進氣壓力過低或排氣壓力過高時，壓比增大，會導致排氣溫度升高。當進氣溫度過高時，排氣溫度亦會升高。壓縮機運轉過程中，有時會因為壓縮機上游或下游其它裝置原因或工藝原因導致壓縮機進氣、排氣的壓力異常，從而導致排氣溫度升高。而當壓縮機上游或級間冷卻器冷卻效果不佳時，會導致壓縮機進氣溫度過高，從而導致壓縮機排氣溫度升高。
（2）氣閥泄漏串氣，導致機組排氣溫度升高。
工況介質催化劑粉塵多，在氣閥上積聚油泥、積碳，導致氣閥閥片、彈簧腐蝕、磨損、斷裂；機組帶液，氣閥閥座液擊斷裂，閥泄漏串氣，導致機組排氣溫度升高。如排氣閥出現泄漏，在吸入過程中，處于氣缸排氣腔的高溫氣體會通過排氣閥吸入到氣缸中，導致氣缸內吸氣側溫度升高。當壓縮過程中，被吸入氣缸的高溫氣體被再次壓縮，在壓縮機數次工作循環過程中，有一部分氣體被循環多次壓縮，使之溫度累積上升。如下一級吸氣閥出現泄漏，將導致下一級吸氣量減少而導致本級排氣壓力升高，壓比變大，排氣溫度升高。同時氣閥片與閥座密封不良或損壞時，氣閥也存在泄漏，同樣會造成排氣溫度異常升高。
（3）活塞環磨損或氣缸壁磨損泄漏。
活塞環是密封氣缸鏡面和活塞間縫隙用的零件，同時還起布油和導熱的作用。如果活塞環磨損過大，活塞環泄漏、失效，在壓縮過程中，高壓側的高溫氣體泄漏至低壓側，導致氣缸內吸氣側溫度升高。當活塞反向運動時，原吸氣側的氣體被再次壓縮，而高壓側的高溫氣體又再次泄漏至低壓側，在活塞數次工作循環過程中，排氣溫度將會累積上漏。
（4）氣缸及冷卻器等冷卻系統冷卻效果差。
氣缸通水冷卻其主要目的是使用冷卻水帶走活塞環、支撐環與氣缸壁之間產生的摩擦熱，當氣缸夾套、中間冷卻器和冷卻水管路積垢堵塞嚴重，如圖，冷卻水流通不暢，降低了傳熱效果，產生的摩擦熱將影響缸內的吸、排氣溫度，導致排氣溫度異常升高。
解決措施
針對循環氫壓縮機C-2001A/B在生產運行期間存在的問題，及對這些故障原因進行的分析，對往復活塞式壓縮機排氣溫度高故障，我們應該采取以下解決措施。
（1）應該加強生產工藝工況的操作和管理，做到平穩、安全操作，防止因工況的波動，導致壓縮機組進出口壓力、溫度等工藝條件的變化，造成壓縮機壓縮比增大，機組排氣溫度升高。
（2）針對現工況循環氫含H2S高腐蝕的問題，對原來的氣閥進行重新設計，采用耐H2S腐蝕的PEEK氣閥，對氣閥（含閥片、閥座、彈簧）進行材質升級，選擇耐H2S腐蝕的材質。閥片材質升級選用PEEK；氣閥彈簧材質選用17-7PH進口鋼絲；為了能使整套氣閥抵抗H2S腐蝕，對閥蓋、閥座、彈簧、墊片等部件采取表面非晶態處理措施，噴涂耐高溫的防腐涂層，如表所示。
（3）對機組帶液和粉塵問題，在循環氫分液罐增加絲網除沫氣，在壓縮機吸入管路上增加一臺旋風分離器。對循環氫中攜帶的少量液體、催化劑粉塵進一步分離，減少循環氫中的液體夾帶和催化劑粉塵，改善氣閥工況。同時打開進口過濾器檢查，更換損壞的過濾器濾芯，并選用耐H2S腐蝕的材質，選擇不銹鋼316。要定期檢查機組進口管線Y型過濾器濾芯濾網是否腐蝕脫落，過濾器是否堵塞，進行清理。
（4）要定期對機組冷卻器、氣缸夾套和冷卻水管路系統進行清洗，確保冷卻水系統的暢通，提高冷卻器、氣缸夾套的換熱效果。做好循環水系統的平穩運行，控制調節循環水溫度不超過21～22℃，循環水壓力不低于0.38MPa。確保冷卻水系統的暢通。同時定期檢查機組進口管線Y型過濾器濾芯濾網是否腐蝕脫落，過濾器是否堵塞，進行清理。
（5）壓縮機在大修和裝置檢修后，要嚴格按規程對所屬管線逐條進行吹掃、置換。在進行機組檢修時，要嚴格按照《SHS 01020-2004活塞式壓縮機維護檢修規程》進行檢修和驗收，把控好檢修質量。
（6）加強機組的管理工作，做好機組的日常維護保養和定期維護保養工作，成立公司級的大型機組的特護工作，崗位操作人員要嚴格按照設備安全操作規程操作。
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