活塞式压缩机的积液故障处理

刘周平 蒋杰峰

（巨化集团公司锦纶厂，浙江 衢州 324004）

经验交流

活塞式压缩机的积液故障处理

刘周平 蒋杰峰

（巨化集团公司锦纶厂，浙江 衢州 324004）

分析了环己胺装置V型活塞式尾气压缩机故障的发生原因，认为造成故障的主要原因是积液严重。从工艺条件的优化和设备结构的改进2方面采取措施，实施后，故障消失，保证了压缩机的长周期连续稳定运行。

活塞式压缩机；积液；故障；改进

某厂环己胺装置有1台V型活塞式尾气压缩机，用于输送回收氨气、氢气、有机胺和少量饱和水蒸汽。压缩机运行之初，曾多次出现故障停机，与生产厂家人员沟通后，并未获得合适的解决方案。分析查找故障原因之后，对压缩机原有管道和设备结构进行了改进，很好的解决了设备故障，保证生产装置的正常运行。

1 设备结构及工艺状况说明

压缩机为二级压缩结构，级间有1台列管式冷却器和1只气液分离罐，二级出口有1只列管式冷却器，压缩机技术参数如表1。

表1 尾气压缩机性能参数Tab 1 The performance parameter of exhast compressor

环己胺装置采用环己醇氨化法生产环己胺。环己醇氨化属气固相催化反应，反应后除生成目的产物外，还生成质量分数为12%～20%的水，在一定压力下气体冷凝成液体作为中间产品。气体冷凝液中含大量的氨，工艺和环保要求均不允许无机氨进入精制工序，因此设置闪蒸工序，并使用尾气压缩机回收闪蒸气，而循环压缩机用作输送反应循环气。

因要控制冷凝液中的无机氨含量，所以循环气中必定会含有一定量的水蒸汽和未冷凝的环己胺等有机气体，冷凝液中的无机氨再通过降压和升温闪蒸，出来的闪蒸气含有无机氨、有机胺和大量水蒸汽，它们均将通过尾气压缩机进行气体回收，因此压缩机的进口除含有大量无机氨以外，还有一定量的水蒸汽、有机胺等气体。

2 故障现象及分析

2.1 故障现象

压缩机自投入运行后故障频繁，主要现象有：1)油压异常，持续下降；油质异常，较短时间内变为黑色；2)声音异常，检修过程发现油池中有胶状物质，胶状物堵塞了连杆小头瓦上的油孔，导致了小头瓦和十字头销的硬磨严重损坏；3)空载时运行正常，带负荷生产时却异常，压缩机连续运转时间偏短，不超过72 h；4)三瓣式填料沿活塞杆有较明显气体泄漏，现场空气环境较差。

2.2 原因分析

由运行之初的故障现象来看，所输送的介质中饱和蒸汽及有机胺的含量偏大，同时有机胺的沸点较高极易溶入水。在原进口工况条件下，饱和蒸汽及有机胺易冷凝造成一级气缸积液严重，影响压缩机正常运行。取样分析结果显示，一级气缸排放的积液中蒸汽冷凝液质量分数达到80%左右。

观察尾气压缩机运行过程发现，虽然部分积液在经过一级气缸排放和级间分离罐排放，但二级气缸积液仍然严重。在本工况下，氨和氢气经压缩和冷却后不会液化形成积液。而经过二级压缩后，温度变化不大，压力由0.25 MPa提高至0.70 MPa，因此部分饱和水蒸汽凝结成液体，而环己胺溶入冷凝水中。同时，二级分离罐积液的分析结果显示，主要成分为环己胺的水溶液。

在压缩机出现油压偏低时，对润滑油进行了取样分析。结果显示，润滑油内存在着环己胺。分析认为，应是气缸内积液严重导致积液沿活塞杆进入曲轴箱，污染、稀释了润滑油，致使油压偏低，并形成胶状物质，同时，曲轴箱微量的无机氨成分对小头瓦等铜质部件造成了腐蚀，最终导致了压缩机部件严重磨损。

从压缩机填料的检修过程可以看出，压缩机三瓣式填料与活塞杆接触部位有一定量的磨损，填料整体有浸泡痕迹。分析得知压缩机的V型气缸结构，造成了气缸内积液对填料的长时间浸泡，压缩机轴瓦磨损引起活塞杆轴向窜动偏大，以上2点均对压缩机填料的气密性造成了严重影响。

3 故障处理

3.1 工艺条件优化

在现有的设备条件下，并在工艺控制允许范围，主要采取了如下优化措施：

1)增加进口蒸汽伴管，适当提高压缩机进气温度，进气温度由40℃提高至50℃；

2)进口缓冲罐增加丝网除沫器，减少饱和蒸汽进入压缩机；

3)适当减少压缩机级间冷却器冷却水用量，适当提高压缩机排气温度；

4)对压缩机气缸积液进行定时排放。

适当提高进口及压缩机级间温度，可以增加水蒸汽及有机胺的饱和度，减少压缩机一级气缸凝结量。通过采取这些措施后，经过一段时间的运行，发现压缩机一级气缸的积液得到了一定的控制，但压缩机积液经一级气缸压缩和排出后，仍有部分有机胺和水蒸汽经一级冷却器冷却、分离罐后进入了下一级气缸。

级间气液分离罐的设计容积为12 L，而本工况下饱和蒸汽等冷凝形成的积液可达35 L/班（8 h/班），因此并未达到理想的气液分离效果。针对出现的新问题，进行了如下改进：增加2#分离罐（约120 L）；原1#分离罐出口进2#分离罐，2#分离罐出口进压缩机二级进口。操作时，对1#、2#分离罐进行定时排放。这样，压缩机二级气缸积液明显减少，气缸积液排放量由原来35 L/班降至约约5 L/班，积液得到很好的控制。

3.2 设备局部结构改进

工艺改进取得的效果明显，但仍有少量积液能够沿活塞杆进入曲轴箱，因此对压缩机结构进行了如下局部改进[1-2]：

1)在填料与刮油环之间增加挡油圈，材质为耐油橡胶，中间段回油孔封闭，改为侧面引出口，引至废油收集罐，并定时对收集罐内废油回收处理。通过增加挡油圈，封闭回油孔改为侧面引出，可以避免气缸内的积液沿活塞杆进入曲轴箱，虽然在一定程度上造成了润滑油的浪费，但是通过挡油圈的作用，将气缸积液从侧面端口与连杆带上的润滑油一起引出，延长了润滑油的使用寿命，保证了设备的连续运行。

2)增加曲轴箱油冷器。由于尾气压缩机主轴转速高达740 r/min，产生的热量在有限的曲轴空间里不能及时散发，因此造成油温偏高、油压波动频繁的现象。通过增加油冷器，可以较好的维持油压稳定。

3)压缩机曲轴箱侧面盖板由原来碳钢盖板更换为有机玻璃，以便观察润滑油位、油质的变化。增加注油口，更换排油口位置，这样可以使压缩机在非停机状况下进行润滑油的置换。

4)铜质小头瓦更换为铝镁合金材质，铜质保持架轴承更换为铸铁保持架轴承，防止了无机氨对压缩机部件的腐蚀。

5)对新的三瓣式填料检查可以看出，其整体结构较好，填料与活塞杆的密闭性符合要求，弹簧抱紧力适中，因此填料设计结构是满足条件的。在对压缩机轴瓦进行检修很好地控制活塞杆轴向窜动的同时，通过对压缩机积液的处理，严格按照每片填料的组装顺序进行安装，填料泄露严重的问题得到解决。

4 效果

压缩机未设置备机，若出现故障停机，将直接导致整套生产线的停车。通过对压缩机工艺条件的优化和设备结构的局部改进，虽然增加了一定的油品损耗和人员操作量，但压缩机积液和油品严重污染、大小头瓦频繁磨损、填料泄露的问题得到了解决，延长了压缩机的连续运行时间。压缩机最初连续运行不超过72 h，如今可无故障连续运行2 880 h。压缩机连续运行时间的延迟不仅减少了检修费用，同时保证了生产装置的长周期平稳安全运行，由此所产生的经济效益十分可观。

5 结束语

生产装置的长周期平稳运行取决于设备的正常运行，而设备的正常运行同时取决于成熟的工艺条件。就本次遇到的问题，首先在工艺设计过程中，对压缩机所输送物料认识不够，选型上造成了一定的误差，最终导致了压缩机故障频发无法正常运行。面对诸如此类工况时，在压缩机选型问题上及工艺处理上应从如下几点予以考虑：

1）设计完善的工艺流程并对压缩机进口积液进行控制；2）提供准确的工艺条件，这样厂家在设计过程中将充分考虑积液对设备造成的影响，并予以控制；3）压缩机在结构设计上除考虑积液的处理时，结构布局应更具合理性，使人员更易操作与维护；4）在经济条件允许的情况下，适当配置备机，在设备故障的情况下能够保证生产的正常运行。

[1]马秉骞.化工设备使用与维护[M].北京:高等教育出版社,2007:200-211.

[2]高慎琴.化工机械[M].北京:高等教育出版社,1990:533-542.

TQ051.21

B DOI10.3969/j.issn.1006-6829.2011.02.016

2011-01-07；

2011-02-19