柴油精制新氢压缩机常见故障分析

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一、新氢压缩机介绍1.往复式压缩机工作原理
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压缩机由增安同步电动机通过刚性联轴器驱动,电机转子直接带动压缩机的曲轴旋转,然后由连杆和十字头将曲轴的旋转运动变成活塞的往复直线运动。 本机的气缸为双作用,即盖侧和轴侧都有相应的工作腔。以盖侧为例,当活塞由盖侧始点位置向轴侧开始运动时,盖侧容积变大,腔内残留气体膨胀,压力下降,与进气腔内压力产生压力差,当压力差大于吸气阀弹簧力时,吸气阀打开。随着活塞继续向轴侧运动,将气体吸入缸内,活塞到达内止点时吸气完毕。随后活塞又从轴侧位置向盖侧方向返回移动,此时吸气阀关闭,随着活塞的继续移动,缸内容积不断变小,已吸入的气体受到压缩,压力逐步升高。当缸内压力高于排气腔内压力且压力差大于排气阀弹簧力时,排气阀打开,缸内已被压缩的气体开始排出。当活塞返回到外止点(盖侧始点位置)时,排气完毕。至此完成了一个工作循环。轴侧工作腔的工作原理与此相同。由于活塞不断地作往复运动,使气缸内交替发生气体的膨胀吸入和压缩排出过程,从而获得连续脉动的压缩气源。
二、故障现象统计及原因排查
1.K-101/B二级气缸入口热电偶引出管裂纹
2015年4月2日, K-101/B二级气缸入口热电偶引出管处有一道约3cm长的裂纹,氢气大量泄漏,倒机处理。联系联友整体拆下缓冲罐,运至容器队先后进行消氢、焊口全部切开重新焊接、焊后热处理、水压试验(至4.0MPa)一系列程序后回装。试机过程中发现二级主气封漏气严重,联系维修更换一、二级主气封、隔离气封及油封,一并更换一、二级所有排气阀。
本次出现裂纹的二级入口缓冲罐曾出现入口管法兰处焊缝裂纹,结合机组运行工况,分析可能原因为:(1)三加氢装置自2011年9月开工至今,K-101/B的二级入口缓冲罐已出现两次焊缝开裂事件,判断厂家制造二级入口缓冲罐过程中可能存在一定的焊接质量问题;(2)随
磁性衬板着运行时间的增长,临氢环境下焊缝处产生了氢脆,加上机组振动及接管焊缝承受拉应力的影响,在内部产生裂纹。
2014年7月所有排气阀换新,至2015年4月运行9个月,运行期间排气温度未发现异常,此次检修拆检发现一、二级6个排气阀都较脏,其中一级四个排气阀油泥较多,维修人员决定排气阀全部更换,消除气阀阻塞的隐患。气阀太脏会使气体通过气阀的阻力增大,使阀片的启闭不及时,阻塞气阀,导致排气阀温度急剧升高。
酚醛胶2.K-101/B二级排气阀弹簧脱落
2015年10月17日,K-101/B一、二级负荷器差值突然异常升高,二级负荷较一级负荷大10%~13%,分析原因为:二级气阀故障,维修人员拆检二级排气阀,一并打开缸盖检查活塞环运行情况,发现二级西侧排气阀弹簧脱落导致阀片与阀座脱开,排气阀失效,造成排气温度升高,同时在HydroCOM自动状态下,使得二级负荷较一级负荷值异常增大。后来,车间将K-101/A倒至K-101/B,运行正常。气阀失效原因分析:9月18日至23日,二级气缸存在异响,并有增大趋势, 24日联系钳工倒机后拆检,现场检查发现二级西侧的排气阀压盖螺栓全部有松动迹象,其中有一条螺栓用手即能拧动,紧固螺栓后开机运行正常。在压盖螺栓松动期间,排气阀在阀室内出现反复的剧烈振荡,必然会引起气阀组件疲劳松动,24日紧固螺栓后继续运行,随着时间增长,并伴随机组本体的振动,已经松动的气阀弹簧突然脱落,导致气阀失效。
废矿物油3.HydroCOM系统故障
2016年10月22日,三加氢装置K-101/B HydroCOM系统出现故障,DCS显示CIU(中间接口单元)报警,液压油泵联锁停运,HydroCOM系统切除。经仪表人员检查,处理了TDC(上死点传感器)现场接线盒及机柜间“Enable”(DCS激活HydroCOM系统)的线缆接头后恢复正常,具体过程如下:
①2016年10月22日05:41:59,因TDC传感器现场接线
柴油精制新氢压缩机常见故障分析
裴志超  中国石油化工股份有限公司济南分公司
【摘 要】新氢压缩机是加氢装置的关键设备,济南炼化2010年新建160万吨/年柴油精制装置,新氢压缩机K101采
用无锡压缩机机厂生产的DW-22.8/(18-92)-X对称平衡型二列二级往复式压缩机。其中K101B安装贺尔碧格无级调量系统,以实现节能目的。新氢压缩机的平稳运行关系到整个加氢装置的长周期运行,本文对新氢压缩机2015年以来常见的故障做了分析,并实施了解决措施。
张力计算【关键词】新氢;往复式;无级调量;常见故障【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2021.14.092
盒(位置在K-101/B一级缸北侧)内电线接头松开,CIU 接收不到传感器传递的活塞位置信号,属HydroCOM系统自身故障,随即HydroCOM系统自动联锁切除,液压油泵停运,自动切换到机组的100%负荷运行,进气阀恢复到与普通气阀一样,即成为依靠压差工作的自动阀。05:43分,机组负荷升至100%。
②09:16分,为配合仪表人员判断故障原因,现场启运液压油泵,而此时各进气阀的执行机构电磁阀均处在初始状态(使机组0%负荷的状态)下,即执行机构液压缸内充满动力,进气阀阀片在执行机构作
用下被卸荷器强制的保持开启状态,机组负荷由100%降到0%。外操现场立即停运油泵,负荷回到100%,造成新氢流量波动。
③16:20分,仪表处理完毕后,启液压油泵,K-101B空负荷启运,准备倒机。16:25分,K-101A降至50%负荷,内操DCS给定K-101/B一、二级各50%负荷(HYD01、PIC16003B手动给50%),但发现负荷器不起作用,K-101/B基本不做功,A机负荷又倒回100%。仪表人员继续检查发现机柜间“Enable”信号指示未亮灯,即DCS信号不能通讯至CIU,未能激活HydroCOM系统。仪表人员紧固其线缆接头后正常,16:47分,K-101/ B负荷调至100%,运行恢复正常。
4.一级气缸活塞环断裂
2018年12月13日06:30运行三班内操发现三加氢K101B一级排气温度高报,排气温度由95℃逐渐上升至135℃;同时贺尔碧格负荷由68﹪上升至100﹪,压缩机一级入口氢气压力仍逐渐上升。班长和外操到现场检查后,发现一级缸有异响,怀疑一级吸气阀卡涩,将汇报车间值班准备将K-101/B倒至K-101/A运行,对B机切液、贺尔碧格系统切除后异响消失,排气温度、一级入口压力也正常,随后投入贺尔碧格无极调量系统后压缩机运行平稳,K-101/B继续观察监测运行。
12月15日00:50,车间运行一班内操发现同样上述现象,现场对入口缓冲罐切液、切除贺尔碧格无极调量系统后仍然存在异响现象,将K-101/B倒至K-101/A运行。联系维修拆检排气阀,发现排气阀存有
气缸活塞环断裂残片,判断为气缸活塞环损坏。一级四个排气阀都较脏,有结焦现象,全部更换,图为排气阀后法兰盖。
拆检一级气缸,检查活塞。发现活塞环磨损严重并且存在断裂情况,气缸也较脏,更换新的活塞环、支撑环,对气缸内壁进行清洗。二级气缸拆开缸盖后发现排气阀和气缸比较清洁,未进行检修。
拆检发现中体腔存有润滑油,说明油封已损坏,润滑油由滑道串入中体腔。拆开中体盖后,车间对中体排污阀进行疏通,排净污油后清理中体腔。
故障原因分析
(1)压缩机一级活塞环磨损断裂,导致气缸串气一级吸气压力高、一级排气温度高,现场异响为一级缸串气声音。可能13日出现故障活塞环断裂移出活塞槽后,贺尔碧格切除又投用后的压力变化使活塞环又进入活塞槽,故障现象又消除。
(2)12月16日检修完成后13:50开机运行,现场发现曲轴箱、十字头滑道部位存在异响,其它参数均正常,联系维修车间,19:00又倒回K101A机,对B机再次检修。拆检后发现十字头与活塞杆连接处紧固帽存在松动,用液压设备紧固。12月17日11:30开机后,运行正常。
(3)K-101/B一级活塞环上次检修时间为2018年7月,本次运行时间仅为5个月,应考虑本批次活塞环
质量原因。
(4)2017年大检修期间K-101/B一级气缸缸套返回生产厂家无锡压缩机股份有限公司更换,建议维修联系厂家进行测绘,排除缸套与活塞环间隙过小导致磨损活塞环的原因。
三、处理措施及建议
1.新氢压缩机K-101每次拆检都发现排气阀、活塞环油泥较多,一方面是由于整个新氢管网系统脏物较多,排气阀难免被污染;另一方面是目前一、二级入口缓冲罐没有切液线,介质中也难免有轻微带液,且气体被压缩时也会析出一定量的水分,随着运行周期增长,排气阀及活塞环就会被油泥附着。车间已增加入口缓冲罐排液线至地下污油罐,定期切液后可有效延长排气阀、活塞环等组件的使用寿命。
2.若压缩机出现异常,应立即拆检排查原因,会更早发现问题,避免事故的发生。
耐热粘合剂3.严格按照活塞杆、连杆螺栓等关键部位的使用寿命运行,及时更换配件。
参考文献:
[1]陈宏均.活塞式压缩机使用技术手册[M].北京:机械工
业出版社,1992
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