螺桿式空氣壓縮機(jī)故障

本文格式為Word版，下載可任意編輯——螺桿式空氣壓縮機(jī)故障大氮肥空分裝置的配套大型離心空壓機(jī)組在試運(yùn)行期問暴露出了一些問題，經(jīng)過科學(xué)診斷，相關(guān)人員制定了相應(yīng)的解決方案，采取了相應(yīng)的措施，逐一擯棄了機(jī)組運(yùn)行故障，使壓縮機(jī)組實(shí)現(xiàn)了長周期安好穩(wěn)定運(yùn)行。

大型離心式壓縮機(jī)組；汽輪機(jī)，防喘振閥；汽輪機(jī)真空，汽輪機(jī)輪室壓力

我國北方某大型氮肥廠新建40000Nm3/h空分裝置，配套空壓機(jī)組為三缸六段離心式壓縮機(jī)組，主空壓機(jī)型號為DMCLll04+2MCLll03，輸送介質(zhì)為濕空氣，增壓空壓機(jī)型號為3BCL527，輸送介質(zhì)為干空氣。原動機(jī)為NKS63/80/32型汽輪機(jī)，汽輪機(jī)為雙軸伸布局，機(jī)尾端與主空壓機(jī)中壓缸2McLllO3和低壓缸DMCLll04相連，機(jī)頭端通過變速箱和增壓機(jī)3BcL527相連。汽輪機(jī)輸出功率為35200kW，主風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量為220000Nm3/h，機(jī)組形狀尺寸為：長×寬×高=20782×6040×3980。機(jī)組平面布置見圖1-l。

該空壓機(jī)組于2022年6月份一次開車告成，于同年8月底帶負(fù)荷試運(yùn)行。機(jī)組試運(yùn)行期間先后暴露出了一些問題，經(jīng)診斷分析，相關(guān)人員制定了解決方案，采取了相應(yīng)的措施，逐一擯棄了機(jī)組運(yùn)行故障。

一、主風(fēng)機(jī)防喘振閥不能完全關(guān)閉

空分裝置為大氮肥系統(tǒng)的龍頭，空分裝置的負(fù)荷直接關(guān)系到大氮肥系統(tǒng)的產(chǎn)量，而空壓機(jī)的出力直接影響空分裝置的負(fù)荷。提高空壓機(jī)出力有兩條途徑，一是提高汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，二是關(guān)主風(fēng)機(jī)防喘振閥FCV6122。

空壓機(jī)主風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為5147rpm，提高轉(zhuǎn)速后，壓縮機(jī)中壓缸止推端V16134、V16135兩測點(diǎn)振動值展現(xiàn)上漲的趨勢。起初質(zhì)疑振動點(diǎn)的軸瓦被研磨損傷，幾經(jīng)停車檢測修刮振動點(diǎn)的軸瓦后，中壓缸振動的問題仍未得到解決，后經(jīng)制造廠現(xiàn)場診斷，得出主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子平衡不好的結(jié)論，要根治此問題，只有更換主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子生產(chǎn)制造需要一個對比長的周期，且更換主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子后空壓機(jī)是否還會展現(xiàn)其它故障？這個問題只有經(jīng)持續(xù)試運(yùn)行后才能得到答案。如何在更換轉(zhuǎn)子前，在確保主風(fēng)機(jī)中壓缸振動不超標(biāo)的前提下提高空壓機(jī)組主風(fēng)機(jī)的出口壓力，增加空分系統(tǒng)的負(fù)荷，提高大氮肥系統(tǒng)的產(chǎn)量是當(dāng)時急需解決的問題。在提高轉(zhuǎn)速無望的處境下，解決此問題的手段只有一個，就是設(shè)法關(guān)閉主風(fēng)機(jī)防喘振閥FCV6122。

但在當(dāng)時的處境下，主風(fēng)機(jī)運(yùn)行實(shí)際工況點(diǎn)已根本接近防喘振線，防喘振閥FCV6122根本無調(diào)理裕量，長期處于開啟狀態(tài)，主風(fēng)機(jī)有40000Nm3/h的壓縮空氣量放空，造成較大的能源濫用。致使主風(fēng)機(jī)三段出口壓力偏低，影響空分空冷塔和分子篩進(jìn)氣量，空分氧產(chǎn)量偏低，影響整個系統(tǒng)加負(fù)荷。經(jīng)過反復(fù)研究空壓機(jī)組性能曲線，察覺很有可能主風(fēng)機(jī)防喘振線安好裕度過大，于是萌生了修訂主風(fēng)機(jī)防喘振曲線的想法，即將防喘振線、快開線和喘振線整體向左平移，增加實(shí)際工作點(diǎn)與防喘振線之間的距離，達(dá)成關(guān)小防喘振閥、提高主風(fēng)機(jī)出口壓力、提高空分氧產(chǎn)量的目的。但在操作過程中務(wù)必分外用心。從2022年4月6日起，我們先后五次對空壓機(jī)主風(fēng)機(jī)防喘振曲線舉行了修訂。

在修訂過程中，接到儀表人員打定好“下裝”的通知后，機(jī)組崗位立刻通知空分崗位暫停對FCV6122舉行調(diào)理。然后，機(jī)組崗位派兩人同時到達(dá)現(xiàn)場，其中一人持對講機(jī)隨時與機(jī)組中控聯(lián)系。一人將FCV6l22的切換手柄由“自動”位置急速切換到“手動”位置，一人站在FCV6l22旁路閥前。經(jīng)儀表人員確認(rèn)FCV6122切換到位后，機(jī)組崗位閥門切換人員立刻通知機(jī)組中控主操作，機(jī)組中控主操作嚴(yán)密監(jiān)視主風(fēng)機(jī)三段出口壓力、振動、軸位移等重要指標(biāo)，察覺奇怪處境立刻聯(lián)系站在Fcv6122旁路閥前的人員舉行相應(yīng)的調(diào)理。儀表人員“下裝”完畢，防喘振曲線平移完成后，再將FCV6122的切換手柄由“手動”位置急速打到“自動”位置，確認(rèn)切換到位后通知機(jī)組中控，機(jī)組中控通知空分崗位緩慢關(guān)閉FCV6122，逐步提高主風(fēng)機(jī)三段出口壓力。

防喘振曲線修訂后效果分外明顯，以最初的修訂為例，4月6日，主風(fēng)機(jī)三段出口平均壓力為0.490MPa，4月7日三段出口壓力提高到了0.523MPa，空分分子篩出口氣量增加了12000Nm3/h，氣化爐增加煤漿12000×0.21/450=5.6m3/h，系統(tǒng)負(fù)荷平均增長了7.7%。

二、空壓機(jī)汽輪機(jī)真空偏低

空壓機(jī)汽輪機(jī)凝汽器真空額定工況設(shè)計(jì)值為-0.086Mpa，在空壓機(jī)試運(yùn)行期間，機(jī)組正常運(yùn)行工況下，DCS上顯示汽輪機(jī)真空值為-0.063～-0.064Mpa，由于操作人員閱歷缺乏，于是有人提出空壓機(jī)汽輪機(jī)凝汽器真空偏低，也有人質(zhì)疑汽輪機(jī)凝汽器換熱面積不夠。經(jīng)屢屢與生產(chǎn)廠家聯(lián)系，均未得到明確答復(fù)。

經(jīng)過幾天查看，我察覺汽輪機(jī)的振動、瓦溫柔軸向位移等指標(biāo)均正常，若機(jī)組實(shí)際真空值真正偏低，上述三項(xiàng)指標(biāo)均會有明顯變化，既然三項(xiàng)指標(biāo)相對穩(wěn)定，那么，很有可能是真空表顯示有誤。且汽輪機(jī)后汽缸溫度始終維持在50℃左右，經(jīng)用測溫槍現(xiàn)場實(shí)測，后汽缸溫度顯示數(shù)值是正確的。那么，從理論上講50℃的排汽溫度對應(yīng)的真空值應(yīng)為-0.09Mpa左右。-水汽車間的6Mw汽輪機(jī)后汽缸溫度為4.9℃，真空表顯示數(shù)值為-0.092Mpa，這一點(diǎn)從實(shí)踐上證領(lǐng)略空壓機(jī)凝汽器真空低是一種假象。

那么，造成Dcs系統(tǒng)顯示空壓機(jī)汽輪機(jī)真空值偏低的理由何在？是測量儀表故障、Dcs系統(tǒng)顯示有誤還是其它理由。經(jīng)儀表專家反復(fù)檢測，擯棄了測量儀表和Dcs故障的可能性。后來經(jīng)過對現(xiàn)場屢屢勘察，終究找到了問題的癥結(jié)所在。

原來，汽輪機(jī)真空測點(diǎn)位于汽輪機(jī)后缸上，距離機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)平臺地面約2.5m，而變送器安裝在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)平臺上。也就是說，汽輪機(jī)真空檢測變送器與取壓點(diǎn)之間有2.5m的高差，兩者之間用細(xì)金屬導(dǎo)管連接。經(jīng)過長時間運(yùn)行后，汽輪機(jī)后缸中的蒸汽變成了冷凝液，積聚在導(dǎo)管中，致使真空測量變送器傳入DCS系統(tǒng)的真空值比汽輪機(jī)凝汽器實(shí)際真空值高2.5mH2O，合0.0245MPa。也就是說DCS上顯示汽輪機(jī)凝汽器真空值為-0.063—0.064MPa，而實(shí)際真空值應(yīng)為-0.0875～-0.885之間。

三、空壓機(jī)汽輪機(jī)輪室壓力高

從2022年10月6日凌晨開頭，空壓機(jī)汽輪機(jī)在進(jìn)汽壓力、進(jìn)汽溫度均正常的工況下，空壓機(jī)展現(xiàn)了實(shí)際轉(zhuǎn)速明顯低于設(shè)定轉(zhuǎn)速的現(xiàn)象（俗稱掉轉(zhuǎn)），在進(jìn)汽壓力不變的工況下，汽輪機(jī)輪室壓力由2.8Mpa升高到了3.1Mpa，而且汽輪機(jī)軸封供汽壓力由3.15Kpa升高到了8.08Kpa。

10月6日，空壓機(jī)組最高轉(zhuǎn)速只能提到4911rpm，我們對空壓機(jī)組舉行了兩次調(diào)試，兩次調(diào)試都是先將機(jī)組轉(zhuǎn)速降低30rpm，穩(wěn)定運(yùn)行一段時間后再恢復(fù)到原轉(zhuǎn)速。在機(jī)組升降轉(zhuǎn)速過程中，我們察覺汽輪機(jī)調(diào)速汽門閥桿及油動機(jī)均動作靈敏，但汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速跟隨設(shè)定轉(zhuǎn)速變化的速率比以前有所降低，汽輪機(jī)輪室壓力隨轉(zhuǎn)速（汽輪機(jī)負(fù)荷）降低而降低，隨轉(zhuǎn)速（汽輪機(jī)負(fù)荷）升高而升高。從汽輪機(jī)的運(yùn)行記錄比較和測試結(jié)果綜合判斷：汽輪機(jī)通流片面結(jié)垢，導(dǎo)致隔板前后壓差增大，漏氣量增多，致使汽輪機(jī)效率降低，展現(xiàn)了掉轉(zhuǎn)現(xiàn)象。反映在操作參數(shù)的變化上就是汽輪機(jī)輪室壓力和軸封供汽壓力升高。此診斷結(jié)果在2022年5月份的大修中得