循环气压缩机（共7篇）
循环气压缩机 篇1
一、引言
丁二烯装置 (20-K-301) 循环气压缩机, 英国HOWDEN压缩机有限公司制造, 型号HS204/16536单级、无油、双螺杆压缩机, 输送介质为C4烃和NMP溶剂, 允许带有少量液体。主要任务是将常压操作的20-C-301溶剂脱气塔脱出的丁二烯烃类升压到0.43MPa后, 送到20-C-202精馏塔, 起到回收溶剂中丁二烯的作用。机组运行以来, 一直存在密封泄漏问题, 甚至由于封油泄漏严重机组被迫停机。2005年增加氮气隔离系统后, 仍不能达到原设计要求, 至2011年装置检修前, 每天漏油29L。
二、压缩机简介
压缩机转速阴转子6267r/min、阳转子9400r/min;密封油介质, HM32号抗磨液压油;流量3210m3/h;入口压力0.06 MPa, 出口压力0.43MPa, 入口温度45℃, 出口温度105℃。
1. 密封系统
密封系统工艺流程如图1所示, 机械密封与浮环密封组合结构如图2所示。在转子的入口和出口配有轴密封, 保证壳体中的气体不外漏而得到压缩, 每端轴密封由浮环密封、机械密封和氮气密封组成。浮环密封 (各三个碳石墨浮环) 和机械密封与转子轴之间保持很小间隙, 机械密封端面有微量润滑油润滑;在阴阳转子的第一、二级浮环之间注入氮气, 对工艺气体起到隔离作用, 防止介质进入浮环密封和机械密封。氮气、泄漏的介质、润滑油通过管线排到两个油气分离罐, 经过分离, 气体返回压缩机入口, 润滑油和少量溶剂排到污油罐。
浮环密封位于介质和机械密封之间, 浮环密封通过浮环与轴之间的小间隙来达到节流降压的效果, 阻止介质泄漏至机械密封部位。提高浮环密封的密封能力, 对机械密封能够起到很好的保护作用。
机械密封为单端面、多弹簧、静止接触式平衡型结构。该类型机械密封原设计泄漏量每天7.5L, 随着工况参数 (压力、振动、温度等) 的增加有显著增加的趋势。
2. 密封系统检修情况
机械密封动静环端面之间、端面外缘处、静环空隙间有很多黑褐色结焦物。浮环密封之间、浮环内圆面、浮环与浮环座之间有大量黑褐色结焦物。转子表面附着有少量聚合物, 浮环密封处的转子轴颈磨损约0.2mm。
三、密封系统泄漏原因分析
1. 介质中含有丁二烯聚合物
检修中看到的黑褐色结焦物为丁二烯聚合物。压缩机输送介质为C4烃和NMP溶剂, 主要组成部分为丁二烯和NMP溶剂, 丁二烯在工艺系统中会发生自聚反应形成丁二烯聚合物, 附着在转子、浮环密封系统与机械密封系统, 而该聚合物又是丁二烯发生自聚反应的催化剂, 会加速丁二烯的自聚。随着转子上聚合物的增加, 转子振动增大。机泵振动大, 对该类机械密封的可靠性有很大影响, 其影响程度取决于振动的程度。振动加剧, 机械密封和浮环无法保持良好对中, 密封效果不稳定, 使用寿命缩短。
2. 聚合物聚集在转子和浮环上
聚合物聚集在转子和浮环上, 使浮环浮动不自如, 甚至浮环随着转子转动, 浮环与转子之间发生摩擦磨损, 使转子与浮环间隙增大, 节流降压效果变差, 使大量介质进入后续的机械密封系统, 降低密封效果。
3. 聚合物聚集在动静环表面
聚合物聚集在动静环表面, 使动静环发生摩擦磨损, 同时聚合物的存在使机械密封产生的杂质、热量不易带走, 摩擦副端面温度升高, 降低端面间流体膜的刚度, 无法形成有效的端面流体膜, 降低密封效果。
4. 浮环与轴颈间隙过大
浮环密封利用浮环与转子间的小间隙进行节流降压, 阻止介质泄漏至机械密封部位。浮环与轴颈间隙过大, 节流降压效果变差, 密封部位压力上升, 大量介质进入机械密封部位, 增加丁二烯在机械密封系统中产生自聚的可能性, 使密封效果变差。
5. 密封设计缺陷
原浮环密封设计流体动压效应差, 容易使聚合物聚集附着在浮环和轴颈之间, 造成浮环的浮动性降低, 加速浮环与轴的摩擦磨损, 增大泄漏量, 使大量介质泄漏至机械密封部位。
原机械密封为单端面、多弹簧、静止接触式平衡型机封结构, 其工作原理决定了必然存在一定的泄漏, 而丁二烯聚合物的存在, 造成动静环密封端面间无法形成有效的流体膜, 从而造成动静环端面发生摩擦磨损, 使泄漏量变大, 并且当振动增大时, 也会降低密封效果, 使密封系统的可靠性和使用寿命大大降低。
四、改进措施
1. 改变溶剂冲洗线的工艺流程
原溶剂冲洗线来源于溶剂系统, 系统中含有少量的丁二烯聚合物, 而且随着溶剂系统的运行状况的改变, 聚合物的多少也会发生变化。溶剂再生系统再生后的溶剂含有的丁二烯聚合物非常少, 经过溶剂泵引入溶剂冲洗线, 这样就减少了丁二烯聚合物进入压缩机的数量, 从而减少聚合物对密封系统的影响。
2. 更换转子
浮环密封处的转子轴颈约有0.2mm磨损, 间隙偏大, 而且停车前转子的垂直方向振动值, 经常在报警值以上, 最高达到7mm/s (报警值为6mm/s) , 这对密封效果有一定的影响。更换备用转子后, 浮环与转自之间的间隙达到配合要求, 振动值也在4mm/s左右, 机组运行平稳。
3. 使用流体动压碳石墨浮环密封
将原浮环密封改为新型流体动压碳石墨浮环密封。浮环外形图如图2所示, 主要特点是在浮环内圆柱密封面上开设出一列流体动压槽, 这些流槽能起流体动力润滑作用, 并达到密封效果防止泄漏。
(1) 借助流体动压效应, 提高碳石墨浮环的浮动性 (或对中性) , 使浮环与轴保持非接触状态, 减少浮环与轴的摩擦磨损, 同时减少聚合物在浮环与轴之间的聚集, 相应延长浮环和轴的使用寿命。
(2) 流体动压槽具有反向泵送作用, 一方面可减少NMP经排出孔的泄漏量, 减少溶剂损失;另一方面可有效阻止介质侵入机械密封内径侧, 减缓机械密封系统中丁二烯自聚的趋势;第三可减少气相丁二烯经平衡管的内漏量, 提高压缩机的效率, 降低分离系统的负荷。
4. 使用新型压缩机油膜单端面非接触式机械密封
将原机械密封改为新型压缩机油膜单端面非接触式机械密封, 主要特点是在密封旋转动环端面开设独特的“交叉槽型”流体动压槽 (图3) 。新型流体动压螺旋槽由外径侧的吸油槽 (靠近密封端面外侧的短槽) 和内径侧的上游泵送槽 (靠近密封端面内侧的长槽) 组成。一方面吸油槽即短槽可将封油有效导入密封端面, 保证端面流体膜存在, 另一方面上游泵送槽即长槽可将吸入的油泵送回去, 从而保证封油不会泄漏。另外, 长槽和短槽配合使用, 使二者结合处油压增高, 确保介质不会反窜到封油系统。两组槽的组合使用, 保证在密封端面的流体膜形成微循环, 增加流体膜刚度, 增加流体膜抗干扰能力;此外, 流体动压效应还可有效防止聚合物在密封端面聚积, 具有自清洁功能, 因此该流体动压槽形成的全液膜, 使两密封端面始终保持非接触稳定状态, 端面之间不存在直接的固体摩擦磨损, 即使在机组振动较大, 介质比较脏的工况下, 机封仍然能够正常运行, 密封的可靠性提高, 使用寿命延长。
5. 严格按照检修规程进行安装和气密试验
浮环内表面和密封动环端面开设有流体动压槽, 动压槽存在旋向区别, 安装时需一一对应, 否则会造成密封早期失效。机封安装完毕后严格按要求进行气密试验, 仔细查找有无泄漏, 确保压缩机组开车一次成功。
五、使用维护注意事项
1. 保持油气分离系统管路畅通
碳环和机械密封间泄漏的润滑油和工艺气体通过管路引至油气分离罐, 泄漏的润滑油从油气分离罐底排至污油罐, 不再进入润滑油系统, 工艺气体则从罐顶的气相线返回压缩机入口, 如果线路上的阀堵塞或分离罐顶除沫网被结焦物堵塞, 使气体返回不畅, , 就会造成油气分离罐憋压, 机封内侧压力升高, 影响机封密封效果。
2. 确保润滑油压稳定并形成有效油膜
保持一定的润滑油压以确保油膜密封的稳定性和油膜刚度, 可以防止工艺介质通过机械密封进入油系统, 同时保证氮气隔离系统注入的氮气不会影响油膜的密封效果, 如果油压过低, 就不会形成有效油膜, 造成工艺介质泄漏至润滑油系统。设计要求润滑油压必须>0.26MPa。
3. 保持氮气隔离系统的氮气注入量
在阴阳转子出口端第一、二道碳环之间增加氮气隔离气, 起到对工艺介质隔离的作用, 防止介质及介质结焦物进入密封系统。常温的氮气进入密封系统, 起到冲洗、冷却、稀释介质的作用, 减小聚合结焦的可能。但是当氮气量波动大或注入过大, 都会对油膜的稳定性造成影响, 甚至无法形成有效油膜, 造成机封泄漏。设计要求注入的氮气压力低于润滑油压力。
4. 按照设计定期进行溶剂冲洗
溶剂冲洗的作用是将系统中的聚合物溶解后带走, 避免其附着在转子及机械密封上形成结焦物。附着在转子上会造成转子振动增大, 时间长了影响密封效果;附着在碳环和机械密封上, 会造成碳环浮动性差, 机械密封端面磨损, 影响机封效果。
六、实施效果
改进措施实施后, 压缩机运行良好, 密封未出现泄漏, 说明采取的措施成功。实践中认识到, 在密封使用维修过程中, 设备管理人员和维修人员往往拘泥于原设计选型, 如果原设计考虑不周或受当时密封技术条件的限制, 往往使密封的可靠性下降, 所以应当从工况条件、介质特性、密封类型着手, 查找密封失效原因, 积极采用新方法、新技术来提高密封可靠性和使用寿命。
摘要：丁二烯装置关键机组循环气压缩机自运行以来一直存在着密封泄漏问题, 甚至出现由于泄漏严重而造成机组被迫停机、装置停车的情况。根据机组的工况、输送介质的特性、配件使用情况、密封类型进行密封改造和工艺调整, 运行一年多无明显泄漏。
关键词：螺杆压缩机,丁二烯,NMP溶剂,浮环密封,机械密封
循环气压缩机转子国产化扩能改造 篇2
装置考核达标后, 集团将对下游产品进一步延伸, 提出了提升煤气化装置生产能力5%~10%的目标, 煤气化K1301循环气压缩机能力提升成为核心。
一、K1301压缩机组基本情况
K1301循环气压缩机是煤气化装置的关键设备。来自S1501与C1601的清洁无尘气体混合后 (温度为200℃、压力为3.7MPa) , 经该压缩机组加压至4.04MPa送往Shell气化炉 (V1301) 激冷区, 将1 600℃左右的合成气激冷到900℃以下。熔融的飞灰在900℃时迅速冷凝成固体, 返回气化炉融化后以液态渣的形式排出气化炉。从而达到除去合成气中大部分飞灰的目的, 防止后系统合成气冷却器堵塞和超温。
该压缩机机组主要由压缩机、增速齿轮箱及驱动电机组成。3者之间通过膜片联轴器联接, 整个机组采用润滑油站集中供油。K1301压缩机主要性能参数如表1所示。
煤气化装置的有效气体 (CO+H2) 设计生产能力为142m3/h, 留有6%左右的富裕能力, 入炉煤处理能力为2 196t/d, 考虑到煤质变化, 入炉煤处理能力留有20%裕量。2012年8月20日, 对煤气化装置的联产进行72h的性能考核, 煤气化装置的有效气体 (CO+H2) 设计生产能力为142 000m3/h (以100%计) , 而考核时当产气为140 920m3/h时, 电机已达100%负荷。由此可知, 若需要提升SGCC生产能力, 就需对K1301压缩机组进行提效改造。
二、改造技术方案
1. 目标
(1) 拟将K1301压缩机组产气能力提高5%~10%, 即从改造前的182 376kg/h提升到191 459~200 613kg/h。
(2) 压缩机升压能力从3.8MPa升到4.13MPa。
(3) 压缩机的运行功率不变。
(4) 压缩机组只制造一个新转子 (叶轮+轴) , 其他部套均维持原状。
(5) 压缩机改造后的振动、稳定等指标优于改造前。
2. 实施
(1) 计算气体动力学参数、明确改造的可行性以及制定改造的技术方案和要求, 并就改造方案进行落实。依据实测的压缩机转子、轴承、隔板、机壳绘制图纸, 设计压缩机转子等主要改造部件, 并通过转子动力学计算验证后, 按设计图纸加工制造改造部件。充分利用“全可控涡”三元叶轮技术改造的技术特点、“全可控涡”三元叶轮压缩机的高效节能及“全可控涡”三元离心式压缩机设计与制造技术。该技术制造的压缩机转子其叶轮的子午面、回转面及叶片型线设计中采用任意曲面设计方法, 改变了国外技术的“直线元素”三元叶轮只能自由控制叶顶和叶根2个流体质点的运动状态, 从而实现对叶轮内部全部流体质点运动状态的控制, 其效率可比一般三元流叶轮提高2%以上, 较二元设计的叶轮提高效率8%~10%, 整机效率可达84%。
(2) 按现场实测结果, 设计加工压缩机转子, 并将半联轴器组装完成后进行转子动平衡试验。转子更换时间3天。
(3) 压缩机叶轮设计及制造执行GB/T16941-1997与API167标准, 机械运转及性能测试执行JB3165-82标准。主要部件材料叶轮为GH3625、主轴和推力盘为35Cr Mo。
(4) 叶轮的加工采用焊后整体热处理工艺调质, 不仅可确保叶轮的整体晶粒组织细密, 而且可以消除焊后应力, 大大提高了叶轮的安全可靠性。各叶轮均经过高于工作转速15%的超速试验, 整个转子经过精密动平衡校正, 保证运转平稳可靠。
循环气压缩机 篇3
壳牌气化炉循环气压缩机使用的是美国本特利(BENTLY)公司生产的3500监测系统,3500系统能提供连续在线监测功能,适用于机械保护应用,并为早期识别机械故障提供重要的信息。该系统高度模块化的设计主要包括:仪表框架、电源模块、接口模块、检测器模块及3500框架组态软件。系统的工作流程是:从现场取得的传感器输入信号提供给3500监测器框架内的监测器和键相位通道。现场所用的振动、位移、键相探头均为电涡流传感器,电涡流传感器是由探头、延伸电缆、前置器以及被测体构成,其基本工作原理是前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈,在探头头部的线圈中产生交变的磁场。如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料靠近,则这一磁场能量会全部损失;当有被测金属体靠近这一磁场,则在此金属表面产生感应电流,再通过前置器电子线路的处理,转换成电压信号输入至3500系统,数据被采集后,与报警点比较并从监测器框架输出送到DCS处理。
二、循环气压缩机(K1301)的重要性
压缩机本体由德国菲马(FIMA)公司制造,配隔爆型三相异步电动机,循环气压缩机(K1301)是气化炉的重要设备,K1301将飞灰系统U-1500和洗涤系统U-1600送来的合成气加压到4.14Mpa,温度为210℃的激冷气,送往气化炉V-1301。气化炉内部氧化反应产生的合成气上升到气化炉顶部(温度约1450℃),被循环气压缩机(K-1301)送来的冷煤气激冷至800℃左右,再经输气管(E-1301,E-1302)进入合成气冷却器(E-1303A、E-1306、E-1303B/C/D)。通过合成气冷却器回收热量后,煤气温度降至340℃,送到除灰工序。K1301一旦发生事故,整个气化装置就要停车。
三、K1301存在的隐患
K1301所涉及的程序基本都是单点联锁跳车,单点联锁虽有它的好处,可以更好的保护设备,但同时使压缩机系统非常的脆弱,只要现场有一个测振、温度或压力仪表出现故障(即使是误动作),本特利3500系统将触发联锁,发出跳车信号使K1301跳车,最终导致整个气化装置停车,生产中断。
K1301的单点联锁如下:
(一)K1301出口温度13TSHH0701单选跳车。
(二)K1301入口压力13PSLL0071单选跳车。
(三)进出口阀门13XV0035/0036未全开跳车。
(四)K1301轴承轴瓦温度单联锁跳车。
(五)K1301轴承位移单联锁跳车。
(六)K1301轴承振动单联锁跳车。
(七)13XS-0009自电气压缩机停止信号。
(八)13PSLL0726压力低低单联锁跳车。
(九)13PSHH0729压力高高单联锁跳车。
(十)13PSLL0729压力低低单联锁跳车。
(十一)紧急停车按钮常闭单触点停车。
四、联锁优化分析
电涡流传感器的精度较高,为了防止仪表系统误动作,最安全与理想的办法是在压缩机上增加探头,但是现场不具备条件,只能考虑如何优化联锁。通过分析测点的位置,一个轴承上有两个测温点,可以将温度联锁改为二选二,一个轴上有水平和垂直测振点,可以将这两个测振点联锁改为二选二,同样高速轴的两个位移与低速轴的两个位移分别做二选二联锁。
13PT0726与13PT0729现场具备增加测点的条件,可以再分别增加一台变送器13PT0726B与13PT0729B,使密封气系统更稳定。合成气出口温度13TI0701现场虽具备增加温度的条件,但是在同一管道上还有其它的测温点,考虑经济问题,最优的方案是利用管道其它的两个测温点,将联锁改为三选二。压缩机入口压力13PT0071同一管道上仍旧有其它测点,虽然取压点不在一个位置,但气体在同一管道上的压力是相同的,所以利用另外两个压力表,将联锁改为三选二。
13XV0015/0016两个阀门分别在压缩机的管道前后,在正常生产中两个阀门始终保持开状态,因压缩机防喘振阀门已取消,且这两个阀门均为蝶阀,全开时也会阻挡管道内介质,存在影响激冷量问题,激冷量减小能导致气化炉十字架积灰,DCS还有阀门关信号联锁跳车,最终决定将两个阀门取消。就地紧急停车按钮,原触点为单路常闭,现场急停按钮机构有两路触点输出,可以将单路常闭改为双路常闭,这样便大大减小了误动作停车的几率。
五、联锁优化实施
(一)径向轴承齿轮内侧的温度13TE0705与13TE0706二选二跳车。
(二)径向轴承齿轮外侧的温度13TE0703与13TE0704二选二跳车。
(三)止推轴承齿轮内侧的温度13TE0707与13TE0708二选二跳车。
(四)止推轴承齿轮外侧的温度13TE0709与13TE07010二选二跳车。
(五)输入轴径向轴承内侧的温度13TE0713与13TE0714二选二跳车。
(六)输入轴径向轴承外侧的温度13TE0711与13TE0712二选二跳车。
(七)输入轴止推轴承齿轮内侧的温度13TE0727与13TE0728二选二跳车。
(八)输入轴止推轴承齿轮外侧的温度13TE0725与13TE0726二选二跳车。
(九)径向轴承齿轮内侧的振动13VT0703与13VT0704二选二跳车。
(十)径向轴承齿轮外侧的振动13VT0701与13VT0702二选二跳车。
(十一)输入轴止推轴承齿轮内侧的振动13VT0707与13VT0708二选二跳车。
(十二)输入轴止推轴承齿轮外侧的振动13VT0705与13VT0706二选二跳车。
(十三)齿轮轴向位移13GT0701与13GT0702二选二跳车。
(十四)输入轴的轴向位移13GT0703与13GT0704二选二跳车。
(十五)出口温度13TI0701与13TI0014、13TI0021三选二跳车。
(十六)入口压力13PI0071与16PT0008A、16PT0008B三选二跳车。
六、现场实施方案
(一)13XV-0035、13XV-0036两个阀门取消,用直管直接连接,减小了激冷气的部分阻力。
(二)13PT0726增加一台变送器,13PT0726B与原变送器联锁改为二选二。变送器规格:罗斯蒙特、量程0-6MPA、两线制、取压点在原仪表管路上增加三通,与Φ12X3.0 316LSS导压管焊接。线缆引至压缩机本体接线箱JB07中,规格为2*1.5屏蔽线缆。
(三)13PT0729增加一台变送器,13PT0729B与原变送器联锁改为二选二。变送器规格:罗斯蒙特、量程0-600KPA、两线制、取压点在原仪表管路上增加三通,与Φ12X3.0 316LSS导压管焊接。线缆引至压缩机本体接线箱JB07中,规格为2*1.5屏蔽线缆。
(四)就地紧急停车按钮,由原来的单路常闭更改为双路常闭。
七、优化后效果
联锁优化后,本特利3500系统更安全,K1301运行更稳定,避免了因仪表自身故障,如现场传感器接头松动、脱落、仪表误动作等引起的不必要停车,虽然增加了部分成本,但保证了K1301循环气压缩机的稳定运行,增加了装置的可靠性,为煤气化长周期稳定运行打下坚实基础。
摘要：K1301(循环气压缩机)是壳牌气化炉的重要设备,一旦发生事故,整个气化装置就要停车,其采用的是美国本特利(BENTLY)公司生产的3500检测系统,系统主要由:传感器、仪表框架、电源模块、接口模块、检测器模块及3500框架组态软件构成,其所涉及的程序基本都是单点联锁跳车。本文通过联锁优化并增加测点,使系统更安全,K1301运行更稳定。
循环气压缩机 篇4
最大连续转速12 075r/min、工作转速10 321r/min、启机转速1 000r/min、密封轴径105mm、旋向CW (从驱动机侧看) 。
一、机械浮环组合密封结构分析
BCL405/A循环氢压缩机原轴封采用的是两级浮环密封的组合密封。它靠介质侧为内浮环, 大气侧为外浮环。在内外浮环之间引入高于工艺气一定压力 (约50kPa) 的封油, 通过旋转时浮环与轴之间产生的微小间隙变化形成的压力油膜产生节流降压作用, 达到密封目的。
浮环密封属于液体节流式非接触密封, 虽可用于高速高压条件, 但它的封液系统较复杂, 辅助设备以及电、仪等自控元件多, 造成可靠性下降, 维护、维修工作量大, 而且停车时密封作用较差, 内漏量较大。同时, 浮环对轴表面有磨损, 维修不便。
浮环密封泄漏的少量密封油与工艺气混合后被送入到酸性油收集器, 气体从油中分离出来, 回到压缩机入口, 油被排放到脱气槽处理后返回到油箱。在允许最大泄漏量范围内, 密封油均可通过处理后返回油箱, 超过该范围的密封油将往压缩机缸体里泄漏, 对工艺影响较大。
二、干气密封原理
干气密封在运转时是利用流体动压槽产生的流体动压力与流体静压力和弹簧元件弹力之合力的平衡, 在动静环摩擦副之间形成一定厚度的气膜, 达到密封的目的。
气膜刚度是衡量干气密封稳定性的技术指标。气膜刚度是指气膜作用力的变化与气膜厚度的变化之比, 气膜刚度越大, 表明密封的抗波动、抗外界干扰能力越大, 密封运行越稳定。气体密度越大、温度越高、轴转速越高、气膜刚度越大。
干气密封设计就是以获得最大的气膜刚度为目的 (图1) 。
影响干气密封性能的主要因素如下。
(1) 动压槽形状及深度:理论研究表明, 对数螺旋槽产生的流体动压效应最强, 气膜刚度最大, 稳定性最好。因此, 绝大多数干气密封都以深度为3～10μm的对数螺旋槽作为密封动压槽。
(2) 动压槽数量、宽度及长度:干气密封动压槽数量越多, 动压效应越强。但当动压槽达到一定数量后再增加槽数时, 对干气密封性能影响已经很小。此外, 动压槽的宽度、长度对密封性能都有一定的影响。
(3) 操作参数对密封泄漏量的影响:轴径越大、转速和压力越高, 干气密封的泄漏量越大。此外, 介质温度对密封泄漏量的影响是通过温度对介质黏度影响而形成的, 其对密封泄漏量的影响不大。
三、循环氢压缩机干气密封改造方案
1. 干气密封结构
符合API617标准的离心式压缩机干气密封常用结构有单端面密封、双端面密封、串联式密封以及带有迷宫的串联式密封。分析以上几种干气密封结构特点, 结合BCL405/A循环氢压缩机具体工作条件及机组结构特点, 把其轴封型式设计成串联式封结构, 其结构简图见图2。
该串联式干气密封由两级干气密封一前一后串联组成, 前后干气密封之间设有中间梳齿。干气密封正常工作时密封气为压缩机出口的工艺气, 氮气作为开车气体。前密封承受工艺的绝大部分压力, 密封介质为工艺气;后密封承受很小的压力, 密封介质为氮气。前密封失效时后密封可以承受全部系统压力, 起到备用密封的作用。串联式干气密封的前密封工作气体为经过过滤的工艺气, 经过一级干气密封, 只有很微量的氢气随同绝大部分的二级密封气 (氮气) 经一级泄漏出口排向火炬。中间二级密封气采用氮气。在大气侧有隔离气保护, 防止轴承润滑油窜入, 影响干气密封性能, 隔离气采用氮气。
一般情况下, 密封气都采用从压缩机出口引出的介质气体, 可以保证密封的压力始终高于密封腔压力, 密封气任何时候都能注入密封端面, 避免密封面之间出现干摩擦现象。从压缩机出口引出的介质气体作气源, 压力、流量都比较稳定, 受外界因数影响很小, 不会出现达不到要求的情况。但是BCL405/A循环氢压缩机干气密封改造时, 由于从压缩机出口引出的循环氢气中含水蒸气、油雾等, 会加快密封失效, 因此必须进行清除。
2. 端面材料选择
干气密封启动和停车过程中, 或者在运行过程中受到某些干扰时, 会发生端面短暂的接触, 因此要求密封端面材料在短暂接触时不会损坏。由于密封元件要与介质接触, 因此要求选择的材料具有耐介质的腐蚀、耐热与抗热裂性能好、导热性系数高、热膨胀系数小、能承受短时间干摩擦的良好的综合性能。旋转件材料如动环材料还要求能承受高速离心力的作用。
高速旋转的动环离心应力很大, 材料密度大制成的动环离心应力相对大, 而小密度材料制成的动环离心应力相对较小。碳化硅密度小 (约为硬质合金1/4) 离心应力小, 还具有优良的耐热冲击性能、高导热系数、在工艺介质中耐腐蚀、与其他材料配对具有极小的摩擦系数等优点, 所以选用无压烧结碳化硅作动环。静环选用进口重载碳石墨, 这种材料在介质中耐腐蚀、具有较高的抗压强度、孔隙率小、导热系数高、热膨胀系数小、与碳化硅组对摩擦系数小, 具有良好的摩擦相容性。
3. 干气密封控制系统
控制系统是干气密封的重要组成部分, 其主要作用是为干气密封提供干净的气体 (过滤精度1μm) 和监视干气密封的运转情况, 确保干气密封长周期运行。循环氢压缩机采用独立的干气密封控制系统, 系统由以下五个部分组成 (见图3) 。
过滤及调节单元。由于干气密封工作时形成的气膜厚度在3μm左右, 气体中如果含有颗粒杂质会损坏密封面, 对干气密封的正常运转产生很大的影响。因此, 供给干气密封的气体需要非常干净, 通常用高精度过滤器来达到这一目的。精过滤器带有压差高值报警指示。干气密封密封气的控制采用压差控制, 密封气控制的目的是防止工艺介质中的颗粒介质窜入干气密封而造成密封失效。采用压差控制的办法最直接有效, 自动化程度更高, 气动薄膜调节阀可以始终保证密封气与平衡管保持设定的压差, 防止缸体内介质反窜进入干气密封。
监控单元。采用监测孔板前后压差来对干气密封一次泄漏进行监测。
二级密封气单元。二级密封气 (氮气) 从两级干气密封之间注入, 保证串联式干气密封泄漏出的介质气全部通过一次泄漏排放到火炬, 后密封泄漏出的气体仅仅是氮气, 则可直接排空。二级密封气为氮气, 其用量控制在每套密封5m3/h左右。
隔离气单元。隔离气的作用是防止润滑油窜入密封腔对后密封造成影响, 对干气密封起保护作用。该控制系统每套干气密封隔离气 (氮气) 的用量控制在10m3/h。
除湿单元。一级密封气是工艺气, 气体中含有水蒸气、油雾等有害物质, 尽管在上述的控制系统中有1～3μm的精过滤器, 但任何专门设计的凝聚式过滤器也不能除去超过0.1%的水蒸气和其他凝聚物。这些物质是干气密封长期运行的极大隐患, 必须利用除湿系统除去。为了给干气密封提供干净、干燥的密封气, 压缩机出口工艺气进入系统后首先经过气液分离器。气液分离器能将气体中的液体 (如凝缩油、水等) 和固体颗粒除去。
四、计算结果 (引用成都一通密封有限公司计算程序包)
干气密封动压槽采用对数螺旋槽。
螺旋槽数:12螺旋角:16°
端面比压Pb=14.572 07bar
干气密封平衡系数BALANCE=6.500 000×10-1
内径 (半径) Ri=0.059 50m
外径 (半径) Ro=0.077 50m
密封内径处压力Pi=1.000 00bar
密封外径处压力Po=99.50bar
转速=10 321.000 00r/min
气膜厚度H0=0.470 000×10-5m
密封端面上平均气膜反力Pm=79.659 520 bar
密封端面气膜承载力W=62 958.340 00N
泄漏量Q=0.364 810×10-4L/h
干气密封弹簧力Fspring=133.333 600N
扭矩M=0.610 615 4N·m
消耗功率=65.996 070 00W
摩擦系数FRICTION=0.387 675×10-4
五、模拟试验结果
设计的BCL405/A循环氢压缩机干气密封在试验台上进行了旋转组件的动平衡试验;对Si C环作了超速试验;密封组件在模拟条件下进行了静态、动态试验。
干气密封模拟静态试验泄漏量 (15.7MPa) :一级≤6.0m3/h, 二级≤0.15m3/h。
模拟动态试验在正常工作状况 (9.95MPa、转速12 075r/min、室温) , 一级密封泄漏量为:一级≤10.0m3/h, 二级≤0.2m3/h。一级密封泄漏量与理论计算基本吻合。
试验完毕, 对干气密封解体检查, 摩擦副完好、端面无任何接触痕迹。试验证明, 设计的循环氢压缩机干气密封能满足现场使用要求。
2011年7月, 利用加氢改质装置停工检修的机会, 干气密封安装在循环氢压缩机上进行应用考核, 7月20日开机至今, 干气密封一直运转稳定、干气密封系统完全可靠, 运行参数达到设计要求。压缩机密封成功改造成干气密封为压缩机的稳定运行消除了隐患。
六、效益分析
BCL405/A循环氢压缩机干气密封改造成功后, 将实现如下效益。
1. 直接效益
(1) 密封油泵停用, 年节电37kW×24×365×0.5=16.2万元。
(2) 密封油滤油机给其他装置使用, 节省费用15万元。
(3) 运转周期长、故障少, 每年减少维修0.5次, 合计20万元。
(4) 每年节省密封油8t, 合计5.6万元。
每年直接效益合计56.8万元。
2. 间接效益
(1) 故障率低, 杜绝装置非计划停车。
(2) 干气密封寿命长, 确保装置长周期运行。
七、结束语
中石油锦西石化分公司BCL405/A循环氢压缩机高压干气密封的成功改造, 建立了适合循环氢压缩机轴封的干气密封及其控制系统, 为干气密封在高压循环氢压缩机上的进一步应用奠定了基础, 填补了国产高压干气密封的空白。
摘要：分析了BCL405/A循环氢压缩机浮环密封存在的问题, 提出将浮环密封改成干气密封。密封改造后运行情况良好。
关键词：循环氢压缩机,干气密封,螺旋槽
参考文献
[1]顾永泉.机械密封实用技术[M].机械工业出版社, 2001.
[2]王汝美.实用机械密封技术问答 (第二版) [M].中国石化出版社, 2004.
[3]陈匡民.董宗玉.陈文梅.流体动密封[M].成都科技大学出版社, 1990.
[4]陈德才.崔德容.机械密封设计制造与使用[M].机械工业出版社, 1993.
循环气压缩机 篇5
关键词：干气密封,循环气压缩机,应用
0概述
美国DOW化学公司UNIPOL气相流化床聚丙烯工艺是用气相法生产聚丙烯树脂,具有设备少、操作简单等优点。其工艺核心反应区包括气相流化床、循环气压缩机和循环气冷却器,其中循环气压缩机是使反应器床层流化的关键设备。循环气压缩机的正常运行是保证反应器床层流化的关键,也是保证生产正常进行的关键,循环气压缩机停车将会使反应停止装置停车。
循环气压缩机的轴端密封采用干气密封,干气密封具有运行周期长、性能可靠、故障率低和操作简单等特点。如果干气密封损坏将造成压缩机停车,从而导致装置停工,而且干气密封的更换时间长对效益影响较大,因此干气密封的运行状况对生产影响较大,需要平时精心维护保养。
1干气密封的结构和原理
1.1干气密封的基本结构
用于离心压缩机的干气密封,其结构和普通泵用机械密封基本相同[1],也有静环、动环、弹簧以及辅助密封圈和轴套组成[2]。气密封的形式[3]有单端面干气密封、串联式干气密封、中间带迷宫的串联密封、双端面并联密封。
1.1.1单端面干气密封只有一个密封面,安全性较差,适用于允许有少量工艺气体泄漏到大气中的无危害气体。
1.1.2双端面并联密封的两个端面并列布置,两个静环在外侧,安全性较单端面有所提高,多用于压力18bar以下。双端面并联密封适用于允许少量阻封气进入工艺介质中的情况,两组密封之间通入氮气作阻塞气体,控制氮气压力高于工艺气压力使密封气泄漏方向分别朝着工艺气和大气,从而保证工艺气不向大气侧泄漏。
1.1.3串联式干气密封可看作是多套干气密封按照相同的方向首尾相连构成,密封气体采用工艺介质本身,通常采用两级结构。一级为主密封承担全部或大部分负荷,另一级为备用密封不承受或承受小部分压力降,主密封失效时,二级密封可以起到辅助安全密封的作用,保证工艺介质不会大量向大气泄漏,多用于危险场合。
1.1.4中间带迷宫的串联密封(见图1)不允许工艺介质泄漏到大气中且也不允许缓冲气泄漏到工艺介质中。该结构用于易燃、易爆、危险性大的介质气体,可以做到完全无外漏。该结构所用气体除用工艺气本身以外,还需另引一路氮气作为第二级密封的使用气体。通过主密封泄漏出的工艺气体被氮气全部引入火炬燃烧。而通过二级密封漏入大气的全部为氮气。当主密封失效时,第二级密封同样起到辅助安全密封的作用。
1.2干气密封的原理[1,2,3]
干气密封是一种密封全部工艺气体的非接触式端面密封,该密封包括轴向浮动的碳化物环—静环,和旋转环—动环。如图2所示,旋转环密封面的外径部位刻有深约2.5～10μm的槽,槽的下面和槽之间分别是被称为密封坝和密封堰的光滑区域。在处于静止状态和机组未升压时,静环背后的弹簧使其与动环接触,当机组升压时,气体所产生的静压力将使得两个环分开并形成极薄的气膜(约3-10μm),这间隙允许少量的密封气泄漏。
当机组开始旋转时,动环组件随着旋转,动环上螺旋槽里的作气体被剪切把气体向密封坝泵送,产生动压力,密封堰对气体的流出有抑制作用,使得气体流动受阻,气体压力从外径向内径增加,靠近槽的根部产生高压区域,升高的压力将挠性安装的静环与配对的动环分开。如图3所示,当弹簧力和气体的静压力Fc与槽和密封坝的流体动力Fo相等时,密封面之间形成稳定的气膜密封工艺气体,流经密封面的密封气同时也起到了冷却机封的作用,这样动静环互不接触,并且气膜具有良好的弹性,即气膜刚度。当间隙减小时,流体动力学作用使得端面之间的开启力迅速增加大于闭合力,由于静环两侧力不平衡推动静环使间隙扩大。当动静环之间的间隙增大时,导致开启力大于闭合力,闭合力将推动静环使间隙减少。
干气密封的密封面之间在运行时有非常小的间隙,密封气流过该间隙。密封面之间的微小间隙要求密封气中不能含有直径超过间隙的颗粒,也不能含有液体,干气密封控制盘的特点是具有过滤装置、除湿装置,提供高清洁度的气体以延长密封面的寿命,并防止静环背面堆积污染物。干气密封主密封腔的压力应高于近进气压力,确保密封腔内清洁环境。由于主密封腔与工艺腔有压差,对于串联式结构密封气流经密封后进入压缩机,只有一小部分密封气流经两个密封面之间成为泄漏气。
2循环气压缩机干气密封的结构和操作
2.1结构特点
循环气压缩机干气密封的动环结构如图4所示,其结构为燕尾形槽,这种结构属于双向螺旋槽。单旋向与双旋向槽型干气密封的区别为:单旋向槽型只可使用于单向旋转的转动设备,在要求的旋向下才可产生开启力,如反转则产生负的开启力而可能导致密封的损坏,单旋向的干气密封旋转时气膜刚度大,抗干扰能力强;双旋向的螺旋槽可保证机组出现反转时,干气密封密封面无损坏,但与单旋向槽型相比气膜刚度较小,稳定性和抗干扰能力较差。
循环气压缩机采用中间带迷宫的串联密封,这种结构允许一级缓冲气向工艺侧存在一定流量泄漏。一级缓冲气正常生产时使用气态丙烯,开工初期或丙烯系统有问题时使用高压精制氮气;二级缓冲气和隔离气为普通过滤氮气。一级缓冲气的作用是防止工艺气体中的粉尘进入干气密封;二级缓冲气的作用是防止一级密封端面泄漏过来的介质气体进入二级密封;隔离气的作用是防止轴承侧的润滑油进入干气密封。
2.2操作及控制
2.2.1流程及控制
干气密封的流程如图5所示,密封的控制分为四个部分:一级密封气供给;一级密封气排放;二级密封气供给;隔离气供给。
正常生产时,一级密封气气源采用反应工艺气丙烯。液态丙烯经过丙烯蒸发器气化后压力达到4.3MPa以上,气体流量为500Nm3/hr。气态丙烯由C处进入干气密封控制台,经过高压精细过滤器去除气体中99.99%的粒径在0.1μm以上的颗粒,并且通过聚结原理去除丙烯气中的液体,液体由过滤器的排液罐排入高压火炬管网,若过滤器的压差超过0.07MPa将导致过滤器压差高报警,丙烯气流量由调节阀控制在额定范围内。
在非正常生产和装置开工进丙烯之前,一级密封气气源采用高压精制氮气,高压精制氮气由装置中的氮气压缩机提供,氮气压缩机将公用管网中的氮气压缩至4.5MPa,氮气流量400Nm3/hr,由B进入干气密封控制台。若干气密封一级密封气停止将导致压缩机停车进而导致装置停工,为保证干气密封连续正常运行,一级密封气可在高压氮气和丙烯气两种气体之间自动切换,如果正在使用的一级密封气流量低于245 Nm3/h时,干气密封的控制联锁将自动切换到另一种气体。如果两种气体流量都低于联锁值时,联锁将控制阀门在两种气体之间来回切换,当切换一定次数后将造成机组联锁停车。
一级密封气的作用是防止压缩机工艺气体中的颗粒进入干气密封损坏密封面,由于一级密封气压力高于压缩机内工艺气压力,因此一级密封气流入压缩机内与工艺气混合。正常情况下干气密封一级密封气向二级侧泄漏量极少,一级密封气与二级密封气共同由E排入低压火炬管网。干气密封正常运行时,一二级排放线上的现场流量计显示的是二级密封气的泄漏量,如果干气密封一级密封面损坏出现泄漏,那么排放线上的流量计流量将增大。一级密封气向二级泄漏量增加将导致排放线内压力增加,若排放线上的三个压力传感器中的两个传感器显示压力超过3H报警值时,机组将联锁停车,这时应更换干气密封。
二级密封气和隔离气使用公用工程管网0.6MPa、常温氮气,氮气由C进入控制台,经过过滤器精滤后去除氮气中93%的粒径0.1μm以上的颗粒,若过滤器的压差超过0.07MPa将导致过滤器压差高报警。过滤后的精制氮气被分成两路,一路进入干气密封二级密封腔;另一路进入密封隔离气腔。二级密封气的流量通过现场指针流量计手动控制在9.3Nm3/h,隔离气的流量控制在10.7 Nm3/h。二级密封气排放线与一级密封气排放线在干气密封出口并为一股E,通过排放线现场流量计可观察一二级密封气泄漏量变化,干气密封正常运行时一级密封气的泄漏量极小,现场流量计很难测出一级的泄漏量,二级密封气的泄漏量一般在5.0 Nm3/h左右,如果机组运行中发现流量计指示不断增大说明一级密封气有可能泄漏进入二级密封。
隔离气经减压阀减压至0.34MPa后进入干气密封隔离腔,循环气压缩机的润滑油总管压力在0.1MPa左右,隔离气压力高于机组轴承润滑油压力,这样有效地防止了轴承润滑油进入干气密封而损坏密封面,隔离气排放线D置于现场安全位置降隔离气排放于大气中。
2.2.2干气密封操作方法
聚丙烯开工时,要先启动循环气压缩机使反应器内床层流化,在启动循环气压缩机之前要先投用干气密封,液态丙烯未引入装置前应先选择高压精制氮气作为一级密封气气源,将高压精制氮气和公用管网氮气引至干气密封控制台入口阀前。干气密封投用前先打开所有仪表取压阀,打开各级密封气的入口阀门。
将一级密封气引入控制台,打开一、二级密封气的排火炬线阀门;打开过滤器底部阀门向排液罐排液,排液后打开排液罐排火炬线阀门,排火炬后关闭上述阀门;缓慢打开一级密封气过滤器前后切断阀;通过管路上的调节阀调节一级密封气的流量至正常范围。一级密封气投用后应仔细检查一级密封气的压力和流量是否正常;检查过滤器压差是否正常,若过滤器压差超过0.07MPa应切换至备用过滤器,并更换压差高的过滤器滤芯。
二级密封气和隔离气投用时,应根据现场流量计手动调节二级密封气和隔离气的流量至正常值;通过管路上的减压阀调节隔离气的压力,打开隔离气现场放空阀门;投用二级密封气和隔离气过滤器。二级密封气和隔离气投用后,检查二级密封气和隔离气的压力和流量是否正常;检查过滤器压差,若过滤器压差超过0.07MPa应更换过滤器滤芯。
液态丙烯引入装置通过丙烯蒸发器转变为气态丙烯,一级密封气由高压精制氮气手动切换至气态丙烯,调节现场调节阀使丙烯气的流量至正常范围,再将一级密封气切换联锁投自动。
2.3干气密封的维护
干气密封设计的适用范围较宽,正常情况下不需要维护。一般应每天观察密封泄漏量,泄漏量如有增加的趋势,可能预示着密封有失效的可能,通常应注意以下几点:
2.3.1确保缓冲气体的流量及压力稳定,维持密封气源的稳定性和不间断性是干气密封正常运行的基本条件。
2.3.2避免密封的负压操作,串联式密封可能引起密封被未净化的工艺气污染而很快失效。
2.3.3随时监控密封泄漏量的变化情况,泄漏量的变化直接反映出干气密封的运行状态。只要泄漏量不持续上升,则认为密封运行正常,但如泄漏量出现不断上升的趋势,则预示着干气密封出现了故障。
2.3.4过滤器压差达到报警值时应及时切换过滤器,并更换滤芯。
2.3.5密封气、隔离气要在润滑油供应前10min投用,在润滑油系统停止10min后方可切断隔离气。润滑油系统开始运行后,隔离气不能停止,避免润滑油进入干气密封内污染密封面,这种状况下运行极易造成密封面的损坏。
2.3.6投用过滤器时应缓慢打开过滤器的前后切断阀,防止阀门打开过快对过滤器滤芯造成压力冲击损坏过滤器滤芯。更换过滤器滤芯时,应首先投用备用过滤器,然后关闭需要更换滤芯过滤器的前后切断阀,打开过滤器底部排液阀和排液罐的排高压火炬阀,将过滤器内的压力泄掉,并打开过滤器顶部的丝堵将过滤器内的残压放净后再更换滤芯。
2.3.7定期检查一级密封气过滤器排液罐是否有液,并打开排液阀排液。
2.3.8严禁机组运转过程中停止密封气的供给,因为密封气的中断会导致密封面干磨,很短时间内密封就会烧坏。另外采用丙烯气作为密封气时要注意密封气的脱液,防止液滴进入密封面破坏密封。
2.3.9当密封气和隔离气突停时机组将联锁停车,这时为了将轴承的温度冷却下来,润滑油应再运行一段时间,这样可能造成润滑油进入干气密封。由于循环气压缩机的润滑油总管压力较低,润滑油可能不会进入干气密封或进入很少,因此在密封气恢复后应至少吹扫干气密封2小时以上再投用润滑油。
3结束语
干气密封在聚丙烯循环气压缩机上的应用是成功的,由于压缩机工艺气中含有较小的颗粒和粉尘,因此干气密封的一级密封气设计为向工艺介质侧保持一定的流量,这对防止颗粒进入干气密封而损坏密封面起到了很好的作用,保证了干气密封的密封效果。
参考文献
[1]徐祥发,沈兆乾.机械密封手册[M].南京:东南大学出版社,1990,10.
[2]陈德才,崔德容.机械密封设计制造与使用[M].北京:机械工业出版社,1993,4.
循环气压缩机 篇6
关键词：安全仪表系统,安全仪表系统,二取二联锁结构
安全仪表系统 (SIS) 用于监视生产装置的运行状况, 对出现异常工况迅速处理, 使危害降到最低, 使人员和生产装置处于安全状态。安全仪表系统 (SIS) 应具备高的安全性、可靠性、可用性和可维护性。
1 安全仪表系统的安全性
安全仪表系统的安全性是指检测到潜在的危险时, 安全仪表系统具有使工况迅速处于安全状态的能力。安全仪表系统因自身的故障无法使过程处于安全状态的概率越低, 则其安全性越高。
2 安全仪表系统的可用性
安全仪表系统的可用性是指系统在冗余配置的条件下, 当某一个系统发生故障误动作时, 冗余系统在保证安全功能的条件下, 仍能保证生产过程不中断的能力。
3 安全性与可用性之间的关系
从某种意义上说, 安全性与可用性是矛盾的两个方面。某些措施会提高安全性, 但会导致可用性的下降, 反之亦然。例如, 冗余系统采用二取二逻辑, 则可用性提高, 安全性下降;若采用二取一逻辑, 则相反。
4 安全仪表系统的设计目标
安全仪表系统设计的目标, 首先是要满足装置的安全度等级要求, 衡量标准在于它能否达到要求的平均故障概率。为了达到装置的安全度等级, 系统必须具有高的安全性。但是, 系统的安全性越高, 必然使设备停车次数越多, 维修时间延长, 降低了系统的可用性。而在石化等行业的现实应用当中, 设备停车可能造成重大的经济损失, 这就要求系统既具有高安全性, 又具有高可用性。安全仪表系统的设计并不是安全性越高越好, 要寻求的是一种最优配置, 即在达到安全度等级的前提下, 合理配置经济实用的系统。
5 安全仪表常用的系统结构
1oo2 (二取一) 结构
此结构由两个并联的通道组成, 单独一个通道输出就能使工况进入安全状态。
2 oo2 (二取二) 结构
此结构由并联的两个通道构成, 只有当两个通道都起作用时才能使工况进入安全状态, 因此, 二取二结构具有容错能力。
2 oo3 (三取二) 结构
此结构由3个并联通道构成, 其输出信号具有多数表决安排, 这样, 如果仅其中一个通道的输出与其他两个通道的输出状态不同时, 输出状态不会因此而改变。假设任何诊断测试只报告发现故障, 不改变任何输出状态或者输出表决。
对于以上三种典型的安全系统模型来说, 它们的安全特性及可用性对比如下:
如果在不牺牲安全性的前提下, 提高系统的容错能力, 减少系统的误报几率, 三取二的系统模型更具有优势, 但是由于某厂机组原采用二取一的系统模型, 只有两个检测点, 改为三取二需要在压缩机组本体上开孔并采购相应设备, 成本较高且不具备改造条件;如果为了提高系统的可用性, 提高系统的容错能力, 采用二取二模型, 更具有现实意义。
6 二取二联锁结构在某厂循环气压缩机组上的应用
某厂循环气压缩机组为电机驱动, 通过现场PLC控制, 机组运行状态监测采用本特利3300系统进行监测, 原机组安全仪表系统为二取一结构。该压缩机组的安全仪表系统投用超过15年, 仪表故障率升高, 决定采取必要措施适当提高该机组安全仪表系统的可用性, 变机组联锁模式为二取二联锁结构。
具体操作如下:
(1) 查阅本特利3300系统说明书并经本特利厂家确定, 通过在振动监视卡上跳线, 变联锁结构为二取二。
(2) 对振动探头进行动态标定、确定探头动态曲线符合说明书标准, 检测探头延长线、前置放大器等设备完好。联调后, 系统投用。
富气压缩机故障分析与处理 篇7
一、振动原因分析
1. 机组振动波动原因分析
该机组于2012年8月下旬进行大修, 同年10月6日机组投入运行, 运行2天左右, 富气压缩机突然发出异响并持续不断, 查看在线监测系统记录, 异常现象发生时压缩机两端测点振动幅值大幅增大, 由平稳运行时的13μm最大增大到52μm, 已经达到了系统设置报警值50μm。图1为机组振动测点布置简图, 从振动趋势图图2所示, 振动幅值增大主要由1倍频增大造成, 如图3所示, 此过程汽轮机两端测点振动幅值基本未变, 如图4所示, 这一现象表明, 机组主要振动源不在汽轮机上而在压缩机上。
现场对机组壳体进行振动监测, 压缩机两端轴承位置振动明显大于汽轮机两端, 从机组测点频谱图上看, 主要频率成分为转频及其倍频成分, 还含有少量低频, 但幅值均较小, 对机组所有地脚螺栓及轴承座进行振动监测, 基础支撑刚度未发现异常。
结合在线监测系统记录的振动趋势, 频谱波形 (图5) 、轴心轨迹等特征谱图信息及故障发生时现场的表象特征, 初步认为压缩机振动幅值突然增大故障为工频类故障, 即转子突发性动不平衡故障, 产生的原因可能为转子上零部件脱落, 叶轮流道有异物附着、卡塞或压缩介质带液, 使得机组振动值突然增大后稳定在一定水平上。该机组转子大修期间进行过高速动平衡, 转子系统本身动不平衡故障基本可以排除, 怀疑可能由于压缩介质本身组成发生了变化, 进入到压缩机入口由于过程中的冷却和过滤器的聚集作用而产生凝液, 使压缩机压缩介质带液, 造成机组转子损伤, 动平衡被破坏。富气压缩机压缩的主要介质是由分馏塔顶出来的富气, 当分馏塔操作不当或者分馏塔顶油气分离器液位过高时, 富气中就会夹带着凝缩油。
2. 机组辅助系统振动原因分析
在压缩机振动波动过程中, 该机组级间分液罐罐体振动加大, 并出现间歇性尖鸣声, 对压缩机级间分液罐进行振动监测, 级间分液罐示意图如图6所示, 级间分液罐水平方向和分液罐排出管弯头处振动值较大, 速度均方根值达2.51mm/s, 且现场出现明显的振动噪声, 从各测点的频谱图上看, 主要频率成分为机组的激发频率118Hz及其倍频, 在2X、3X频率附近伴有差频为12Hz的边带, 怀疑级间分液罐进气介质状态发生变化, 对分液罐内部构件受到较大的冲击, 内部格栅板可能变形或开焊。
3. 工艺变化情况分析
查看机组DCS记录数据, 2012年8月8日11:15分左右引入外来高压原料气, 压力在0.4MPa左右, 13:00时, 高压原料气压力突然升高到0.87MPa, 然后压力又迅速下降。从时间点上看, 正是由于这股高压原料气的压力波动导致异响的发出。外来高压原料气进装置的流程是经过装置边界手阀后直接进入压缩机级间冷却器, 然后进入级间分液罐, 再通过压缩机二段入口进入压缩机。
结合机组工艺条件变化综合分析得出该机组及段间分液罐振动噪声异常的原因是由于进入压缩机段间的高压原料气压力骤升造成级间分液罐内部构件格栅板变形或开焊, 格栅板在气流的作用下不停振动, 从而引起罐体的振动并引发噪声。压缩机振动升高的原因是由于段间分液罐分离质量下降, 分液罐液面过高, 进入压缩机的气体将分液罐中的凝液带入, 造成机组转子损伤, 动平衡被破坏, 振动幅值突然变大。
二、机组解体情况
2012年10月18日在压缩机大盖掀开后发现, 在二段处有很多粘油, 甚至出现了结焦现象, 而级间分液罐中发现有一块格栅板变形。从机组解体情况来看, 验证了故障分析的准确性。
三、机组检修对策
将压缩机转子返厂维修, 并进行高速动平衡试验, 平衡精度满足G1.0等级。现场对压缩机机体内部进行清理。对中间分液罐格栅板开焊部位进行补焊, 重新校核液位计标度, 并清理罐体内部。
从2012年10月17日停机开始, 用了3天时间修理完成并顺利开车, 各测点振动幅值均降至正常水平, 装置生产恢复正常。
摘要：通过对机组在线监测数据、现场实测数据和机组运行情况综合分析得出机组振动波动的主要原因, 为检维修决策提供依据, 保障了机组的快速修复。
关键词：富气压缩机,振动,故障诊断,带液
参考文献