【壓縮機(jī)網(wǎng)】塔里木化肥原料氣壓縮機(jī)為多級離心式壓縮機(jī)，該機(jī)由沈陽鼓風(fēng)機(jī)股份有限公司制造，該機(jī)于2010年5月投入裝置正常生產(chǎn)。2014年12月9日因尿素裝置汽提塔內(nèi)漏而裝置停運，合成氨裝置一直處于50%負(fù)荷運行，循環(huán)水兩臺電泵A\C運行，10點52分循環(huán)水電泵A因接線盒爆，電網(wǎng)晃電，造成兩臺電泵停運，循環(huán)水?dāng)嗨?1點5分啟動B泵，循環(huán)水壓力為0.2MPa(G)，12點29分C泵啟動,雙泵運行，在此期間除了一段爐外，其它裝置停車。為盡快恢復(fù)裝置生產(chǎn)，原料氣壓縮機(jī)一直處于自循環(huán)工作狀態(tài)，11點33分38秒因原料氣壓縮機(jī)回流管路溫度高，其管線外表面溫度達(dá)到283℃，內(nèi)操按正常程序停機(jī)，后經(jīng)兩次試開機(jī)組，汽輪機(jī)無轉(zhuǎn)速，確認(rèn)壓縮機(jī)內(nèi)部因高溫發(fā)生故障，12月10日壓縮機(jī)進(jìn)行解體檢查，對轉(zhuǎn)子進(jìn)行徑向跳動量及彎曲度檢查，對壓縮機(jī)損壞部件進(jìn)行了更換，對此，就原料氣壓縮機(jī)循環(huán)回路溫度高的事故原因進(jìn)行了調(diào)查、分析。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子高溫情況見圖1。

 

 

　　1原料氣壓縮機(jī)組有關(guān)情況介紹

 

　　該壓縮機(jī)組用于化肥合成氨裝置轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其作用是將天然氣進(jìn)行壓縮，為一段轉(zhuǎn)化爐提供生產(chǎn)氫氣的轉(zhuǎn)化原料。原料氣壓縮機(jī)為多級離心式壓縮機(jī)，一個缸體，一段壓縮，其型號為BCL405，壓縮機(jī)有5個葉輪，葉輪為一個方向排布，采用平衡管方式平衡其軸向力，其軸封采用了串聯(lián)式干氣密封，汽輪機(jī)為中壓冷凝式透平，其型號為SVKJPE5，由美國Elliott公司生產(chǎn)，機(jī)組有關(guān)參數(shù)如下：

 

　　1.1 機(jī)組有關(guān)參數(shù)，見表1

 

 

　　1.2 壓縮機(jī)主要工藝流程

 

　　原料氣壓縮機(jī)為一段壓縮。來自末站的天然氣壓力1.866MPa(G)，溫度為25℃（夏季），進(jìn)入壓縮機(jī)被壓縮至4.36MPa(G)，溫度為115℃左右，進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化爐與水蒸汽反應(yīng)產(chǎn)生工藝所需的氫氣。

 

　　為防止壓縮機(jī)喘振，在工藝回路流程中設(shè)置了防喘振閥01FZI4130，在機(jī)組開車過程中，防喘振閥處于全開狀態(tài)，當(dāng)汽輪機(jī)達(dá)到z*低工作轉(zhuǎn)速8910rpm時，防喘振閥處于工作狀態(tài)，防喘振閥可設(shè)置為自動或手動模式，可根據(jù)生產(chǎn)要求對防喘振閥開度大小進(jìn)行調(diào)節(jié)[1，2]。

 

　　機(jī)組停車有兩種方式，一種為正常停車，另一種為緊急停車。正常停車程序為打開喘振閥,將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降至8910rpm，在操作屏幕上點停車按鈕，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速會快速下降至1000rpm,然后按緊急停車按鈕。緊急停車指在汽輪機(jī)工作轉(zhuǎn)速下，直接按緊急停車按鈕而快速停機(jī)，此時防喘振閥處于緊急全開狀態(tài)[3，4]。在防喘振回路上設(shè)置了水冷卻器，其作用是將壓縮機(jī)循環(huán)流量的熱量帶走[5]。其工藝流程圖見圖2。

 

 

　　2壓縮機(jī)回路高溫事故介紹

 

　　2014年12月9日10點52分因循環(huán)水電泵A接線盒爆，兩臺循環(huán)水電泵停運，循環(huán)水?dāng)嗨斐沙欢螤t外，其它化肥裝置全部停車，為盡快恢復(fù)生產(chǎn)，原料氣壓縮機(jī)一直未停機(jī)，10點56分13秒內(nèi)操在手動模式下打開喘振閥，使壓縮機(jī)氣量進(jìn)行自循環(huán)，因壓縮機(jī)循環(huán)回路溫度高，11點33分38秒按正常停車程序停機(jī)組，11點44分18秒機(jī)組完全停止，在此過程中外操發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)循環(huán)回路溫度在不斷上升，11點28分防喘振閥閥體溫度已高到283℃，管線及壓縮機(jī)殼體外表面已開始冒煙，而內(nèi)操通過監(jiān)屏，觀察01TIA4139及01TI4138點z*高溫度為95.8℃，在正常指標(biāo)內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)溫度異常。機(jī)組運行情況見圖3

 

 

　　3事故原因分析

 

　　3.1 循環(huán)回路溫度高原因分析

 

　　將機(jī)組的運行參數(shù)及與機(jī)組有關(guān)的工藝參數(shù)從ITCC及DCS中調(diào)出得到表2

 

 

　　對表2及圖3進(jìn)行分析，并結(jié)合操作人員對事故經(jīng)過的描述，情況總結(jié)如下：

 

　　（1）在正常工作時，壓縮機(jī)防喘振閥開度為24.95%。從10:56:18秒喘振閥開始進(jìn)一步打開，壓縮機(jī)流量進(jìn)入自循環(huán)狀態(tài)，其開度為55.33～80.57%。

 

　　（2）在高轉(zhuǎn)速下，壓縮機(jī)防喘振閥打開，其流量處于自循環(huán)狀態(tài)的時間，即從10:56:18秒到11:38:17秒，持續(xù)的時間為42分鐘。

 

　　（3）機(jī)組未進(jìn)行緊急停車操作，而是按正常停車操作，于11:35:03秒手動停車，11:44:39秒完全停下來。

 

　　（4）壓縮機(jī)入口溫度從4.9℃逐漸上升到51.4℃

 

　　（5）壓縮機(jī)出口溫度變化不大，在流量自循環(huán)過程中其溫度z*高為103.3℃，在指標(biāo)120℃之內(nèi)。

 

　　（6）外操反映壓縮機(jī)流量循環(huán)回路的溫度不停升高，管路外表面溫度z*高達(dá)到283℃。

 

　　（7）z*終循環(huán)回路管線及壓縮機(jī)外表面出現(xiàn)冒煙。

 

　　（8）10點52分循環(huán)水電泵A因接線盒爆，緊接著電網(wǎng)晃電，造成兩臺電泵停運，循環(huán)水?dāng)嗨?/div>

 

　　（9）11點5分啟動B泵，循環(huán)水壓力為0.2MPa（G)，12點29分C泵啟動雙泵運行，循環(huán)水正常，其壓力為0.47MPa(G)。

 

　　（10）內(nèi)操通過計算機(jī)操作屏幕監(jiān)控01TIA4139及01TI4138測溫點并未發(fā)現(xiàn)溫度異常。

 

　　在壓縮機(jī)流量處于自循環(huán)過程中，其產(chǎn)生的熱量由防喘振冷卻器帶走，根據(jù)上述情況可以看出,10點52分到12點29分壓縮機(jī)冷卻器處于斷水或水量不足的狀況，壓縮機(jī)產(chǎn)生熱量無法及時帶走，造成整個回路（包括壓縮機(jī)本體）溫度上升。

 

　　對于壓縮機(jī)進(jìn)、出口測溫點01TI4138

 

　　及01TIA4139，在操作屏幕畫面上標(biāo)注在A1及A2位置，而在實際流程中，其位置在B1和B2點見圖2，其位置處于流量循環(huán)回路之外，且安裝點遠(yuǎn)離回路，當(dāng)壓縮機(jī)流量打循環(huán)時，這兩點溫度不能反映壓縮機(jī)的進(jìn)、出口溫度，所以監(jiān)屏人員未發(fā)現(xiàn)01TIA4139及01TI4138點的溫度異常。

 

　　3.2 汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)失敗原因分析

 

　　事故出現(xiàn)后，對機(jī)組進(jìn)行了兩次試開，汽輪機(jī)調(diào)速閥開度分別達(dá)到了23%及31%，但汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速為零，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)失敗，在正常情況下，調(diào)速閥開度達(dá)到31%時，汽輪機(jī)已達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速10868rpm，說明壓縮機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)了故障，在高溫作用下，壓縮機(jī)內(nèi)部動、靜部件有嚴(yán)重的粘連、卡澀現(xiàn)象。壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)裝配見圖4。

 

　　1 軸向推力軸承  2 徑向軸承  3干氣密封  4前軸封  5外筒體  6蓋板密封  7 轉(zhuǎn)子軸  8 隔板密封  9 隔板  10葉輪11 平衡盤梳齒  12 后軸封  13 干氣密封  14 徑向軸承 15 聯(lián)軸器  16 前蓋板  17 內(nèi)筒   18 滾輪  19 平衡盤背帽  20 后蓋板

 

　　經(jīng)對圖4分析認(rèn)為，壓縮機(jī)動、靜部件粘連、卡澀可能由以下幾方面造成：

 

　　（1）隔板變形造成葉輪與隔板摩擦，轉(zhuǎn)子不動；

 

　　（2）蓋板密封與葉輪摩擦造成轉(zhuǎn)子不動；

 

　　（3）隔板密封與轉(zhuǎn)子軸摩擦造成轉(zhuǎn)子不動；

 

　　（4）干氣密封動靜環(huán)損壞造成轉(zhuǎn)子不動；

 

　　（5）轉(zhuǎn)子前、后軸封與軸摩擦造成轉(zhuǎn)子不動。

 

　　對于上述問題，均需對壓縮機(jī)進(jìn)行解體檢查、確認(rèn)，將轉(zhuǎn)子兩側(cè)干氣密封拆出后，干氣密封完好，未發(fā)現(xiàn)異常，將前蓋板拆除后，未發(fā)現(xiàn)前軸封粘連、卡澀及損壞。

 

　　在拆除兩側(cè)的徑向、軸向推力軸承、壓縮機(jī)側(cè)聯(lián)軸器鼓、干氣密封及前蓋板后，使用專用工具將轉(zhuǎn)子內(nèi)筒從前端拉出，當(dāng)液壓泵壓力上升至20MPa時，內(nèi)筒僅向外軸向移動了3.5mm，此時固定內(nèi)筒螺栓絲扣已變形松動，為防止壓縮機(jī)重要部件損壞，此法作罷，內(nèi)筒未能拉出，分析認(rèn)為其原因可能如下：

 

　　1) 壓縮機(jī)內(nèi)的滾輪將外筒體內(nèi)壁拉毛而卡澀；

 

　　2）平衡盤密封損壞、卡澀；

 

　　3) 后軸封損壞而粘連、卡澀。

 

　　經(jīng)決定拆除后蓋板，采取后頂前拉的辦法將內(nèi)筒拉出，在用頂絲拆除后蓋板時，發(fā)現(xiàn)后蓋板也僅能移動3.5mm，說明平衡盤密封或后軸封存在粘連、卡澀，而滾輪將外筒體內(nèi)壁拉毛而卡澀的推論基本上可以排除，因平衡盤密封或后軸封材質(zhì)為鋁合金，此處為薄弱環(huán)節(jié)，強行拆除不會損壞其它部件，同時平衡盤密封及后軸封備件齊全，所以對后蓋板進(jìn)行強行頂出，拆除后發(fā)現(xiàn)后軸封端面與平衡盤背帽端面融化粘連在一起，其情況見圖5。

 

　　3.3 后軸封融化粘連原因分析

 

　　壓縮機(jī)回路管線外表面溫度達(dá)到283℃，可預(yù)測壓縮機(jī)內(nèi)部溫度z*高在300℃之內(nèi)，該溫度不足以使鋁合金材料LD10融化，經(jīng)查該材料的熔點為700～750℃[6]，內(nèi)筒解體后，蓋板密封及隔板密封（材質(zhì)LD10）完好就充分說明了這一點，后軸封在壓縮機(jī)外側(cè)，其溫度遠(yuǎn)低于壓縮機(jī)內(nèi)部溫度，理論上講后軸封更不可能融化。

 

　　對壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)裝配圖分析發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子前側(cè)為定位端，后端為自由膨脹端，在壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)時，后軸封端面與平衡盤背帽端面之間相對轉(zhuǎn)動，其間隙為0.2mm[7]，正常工作時，轉(zhuǎn)子z*高溫度為120℃，當(dāng)轉(zhuǎn)子受到300℃溫度作用時發(fā)生軸向膨脹，因前端為定位端，其軸向膨脹量向后端移動[8]，造成后軸封端面與平衡盤背帽端面接觸，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，其端面產(chǎn)生的高溫摩擦熱將后軸封端面融化，在未停車前，為融化狀態(tài)，并不影響轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)組停車后，溫度降低，后軸封端面鋁合金凝固，與平衡盤背帽端面粘連在一起。

 

　　4修理及對策

 

　　出現(xiàn)高溫事故后，對壓縮機(jī)進(jìn)行解體，從外觀上看，除了壓縮機(jī)后軸封端面融化損壞及平衡盤梳齒條個別損壞外，其余部件完好，對此做出以下決定：

 

　　（1）對轉(zhuǎn)子的彎曲度進(jìn)行檢查，其z*大徑向跳動量為0.02mm,設(shè)計值小于或等于0.03mm,轉(zhuǎn)子符合要求，可以使用。

 

　　（2）對轉(zhuǎn)子后軸封及平衡盤梳齒進(jìn)行更換。

 

　　（3）對內(nèi)筒體外表面O形圈進(jìn)行更換；

 

　　（4）對轉(zhuǎn)子平衡盤背帽端面粘連金屬進(jìn)行車削、清除。

 

　　（5）對于壓縮機(jī)進(jìn)、出口測溫點01TI4138及01TIA4139，與設(shè)計院聯(lián)系，擇機(jī)將現(xiàn)有位置B1及B2改為A1及A2。

 

　　（6）因防喘振閥冷卻器受高溫作用，經(jīng)試壓檢查，17根換熱管存在泄漏，進(jìn)行了堵管處理。

 

　　為防止此類事故的再次發(fā)生，做以下要求：

 

　　1）當(dāng)循環(huán)水水量不足或斷水時，壓縮機(jī)必須按緊急停車進(jìn)行處理。

 

　　2）加強業(yè)務(wù)培訓(xùn)，操作人員對機(jī)組的測溫點、測壓點及流量測點的實際位置要清楚，在出現(xiàn)異常時，能及時做出正確判斷。

 

　　3）內(nèi)、外操要加強通訊、聯(lián)系，同時加強培養(yǎng)內(nèi)、外操果斷處置事故的能力。

 

　　5結(jié)束語

 

　　本文對原料氣壓縮機(jī)的基本情況及工藝流程做了闡述，介紹了壓縮機(jī)流量循環(huán)回路溫度高、循環(huán)回路管線及壓縮機(jī)外表面冒煙、壓縮機(jī)后軸封融化、粘連的事故現(xiàn)象及特點，對壓縮機(jī)循環(huán)回路溫度高、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)失敗、后軸封融化粘連的原因進(jìn)行逐項分析，確認(rèn)了該事故是因循環(huán)水?dāng)嗨蛩坎蛔銓?dǎo)致壓縮機(jī)熱量無法帶出而造成的，轉(zhuǎn)子軸高溫伸長致使壓縮機(jī)后軸封高溫融化而粘連，對損壞部件如后軸封、平衡盤梳齒及O形圈等進(jìn)行了更換處理，對轉(zhuǎn)子彎曲度進(jìn)行了檢查確認(rèn)，對防喘振閥冷卻器泄漏管進(jìn)行了堵管處理，并采取了相應(yīng)措施，防止類似事故的再次發(fā)生。