浅谈螺杆压缩机故障原因分析及处理

2014-06-09郭磊，胡江，张毅

压缩机技术 2014年1期

关键词：调节阀丙烯蒸发器

郭磊，胡江，张毅

（中国石油独山子石化公司乙烯厂聚乙烯车间，新疆独山子833600）

浅谈螺杆压缩机故障原因分析及处理

郭磊，胡江，张毅

（中国石油独山子石化公司乙烯厂聚乙烯车间，新疆独山子833600）

阐述了制冷压缩机22W480系统的工艺原理，分析了压缩机蒸发器E484、E496液位高高报警联锁故障原因，压缩机丙烯冷却器E003液位高高报警联锁及润滑油问题导致压缩机故障原因，论述了压缩机分离器分离效果较差原因，彻底解决了压缩机停机故障和制冷效果差的难题。

螺杆压缩机；蒸发器；换热器；联锁；润滑油；分析处理

1 引言

独山子石化公司聚乙烯车间制冷压缩机22W480是22线冷凝态聚合反应关键机组，该机组由日本前川 MYCOM公司制造，型号PPN160SUD-HE，工艺介质为丙烯+润滑油，其工艺流程如图1所示。从蒸发器E484和E496闪蒸出来的气态丙烯与润滑油系统起冷却、润滑及密封作用的润滑油一起进入螺杆压缩机C001入口，经过压缩机压缩后，丙烯的气液混合物与润滑油一起进入气液分离罐S001，气液分离罐把混合物中微小的油滴分离，润滑油汇集到S001的底部，经过油泵增压，过滤器过滤后，分别送至压缩机轴承、螺杆和机械密封，还有一部分进入滑阀控制器，对压缩机的加减载进行调整，使之可以在0%～100%负荷下工作，滑阀控制器中的润滑油最终也进入了压缩机内部对螺杆进行冷却润滑。丙烯的气液混合物则从S001分离后分成2部分：一部分进入水冷换热器E002进行冷却降温；另一部分作为换热器E003和蒸发器E484、E496底部喷射器动力气源，将换热器水包中不挥发的微量润滑油带走，返回到压缩机入口，同时也降低E003、E484和E496的液位，为其闪蒸提供足够的空间。喷射器每隔10 min开启20 s，将水包底部极少量润滑油送至压缩机入口。从换热器E002出来的液相丙烯分成两部分，一部分进入到换热器E003的壳程，另一部分进入到管程。换热器E002自冷后挥发出的丙烯从壳程回到压缩机C001入口。经深冷后从管程出来的液态丙烯分别通过调节阀 PV484、PV496进入到E484和E496蒸发器，从而完成了一个制冷循环。22W480系统设计有丙烯储罐20F499，从界区引进的液态丙烯先进入到20F499储罐，当系统丙烯不足或盈余时作为丙烯的中间储罐。制冷压缩机22W480主要技术参数见表1。

图1 22W480工艺流程简图

表1 22W480主要技术参数

2 制冷压缩机22W480存在的问题及解决

2.1 制冷压缩机22W480出现的问题

22W480于2002年10月开始投用，开工初期，由设计厂家到现场进行安装调试，运行后一直使用至2011年。2011年9月大检修期间，22W480进行了大修，倒空系统，更换了泄漏的压缩机机械密封，更换了新换热器E002。10月开工后，连续发生联锁停车故障，无法启动压缩机，造成聚合生产负荷勉强维持在10 t/h,无法达到正常负荷的16.5 t/h,。经过多次处理后，可以启动压缩机，但制冷温度只能维持在-25℃，无法达到-30℃的正常制冷温度，对聚乙烯冷凝态生产造成重大影响。

2.2 压缩机联锁故障分析及处理

2.2.1 蒸发器E484、E496液位高高报警

压缩机检修后开车，启动后，入口压力5 min内从1 MPa迅速降至0.5 MPa以下，如果5 min无法降至0.5 MPa以下，压缩机将会入口压力高报联锁停车；运行15 min后，从0.5 MPa缓慢降至200 kPa，再也无法下降。正常操作时，入口压力维持在120～150 kPa，高于170 kPa制冷效果就较差，出口压力1.35 MPa，运行30 min后，E496液位高高报联锁停车，如图2，E496设定联锁值65%，停车时，DCS显示值超过65%，现场观察液位计，液位超过65%，没有发生误报。E496液位高高报联锁后，报警不消除，无法再启动压缩机。如图1，22W480系统设计时，蒸发器E496并没有设计排火炬线，无法降低E496液位。根据22W480工艺流程，本想通过E496丙烯蒸发，缓慢降低液位，消除报警开车，但是液位降至62%后就不再下降，这时报警已经消除，启动压缩机后不久，再次发生联锁报警停车，通过现场观察液位计，发现大量润滑油进入E496水包，润滑油无法蒸发。为了解决这一问题，在E496底部水包3/4寸导淋处安装临时线排放至火炬罐，通过底部导淋将润滑油和丙烯混合物排放火炬，降低E496液位，彻底消除报警。

消除E496高高报警后，再次启动压缩机，结果发生蒸发器E484液位高高报警，按照上述类似方法对E484液位高高报警进行了处理。

处理蒸发器E484、E496液位高高报警问题后，启动压缩机。发现E484、E496液位逐渐上涨，不能稳定到65%以下，立即停压缩机。如图1，关闭E496、E484丙烯进料旁通阀，由于调节阀PV496、PV484只有通、断两种状态，无法对进料丙烯进行精确控制。为了解决这一问题，如图2将调节阀PV496、PV484与E484、E496液位进行关联，将调节阀PV496、PV484改造成可控调节阀，通过液位调整调节阀开度，当液位过高，主操通过DCS远程控制调节阀开度，这样就实现了精确控制液位，避免了液位高高报警联锁停车。

2.2.2 丙烯冷却器E003液位高高报警

解决了蒸发器E484、E496液位高高报警问题后，启动压缩机。压缩机运行1 h后，丙烯冷却器E003液位高高报警联锁停车。如图2，E003设定联锁值39%，停车时，DCS显示值超过39%，现场观察液位计，液位超过39%，没有发生误报。如图1，22W480系统设计时，E003没有设计排火炬线，也没有导淋可以排放火炬。为了降低E003液位，在E003液位计底部阀门安装1/2寸管螺纹接头，制作临时火炬排放线，排放火炬。同时对E003设置一个37%报警值，当E003液位到达37%，产生报警。同时外操调整现场调节阀LV4108，防止液位继续升高，触动联锁停车。

2.3 润滑油问题

压缩机联锁故障解决后，启动压缩机。润滑油油泵油压1.45 MPa，比正常情况低0.05 MPa，压缩机出口压力1.35 MPa，开车后，运行15 min，油压突然波动，随即压缩机联锁停车。油泵的出口压力与S001的压力的差值不小于0.1 MPa，设定油泵的出口压力大于S001出口气体的压力0.1 MPa，保证压缩机润滑油供油正常。由于处理E484、E496及E003液位高报，排放火炬损耗大量润滑油，压缩机油压低报联锁停机后，补加润滑油90L。

再次启动压缩机后，润滑油油泵油压升至1.48 MPa，比正常情况低0.02 MPa，压缩机出口压力1.35 MPa，压缩机可以启动运行，但是压缩机制冷效果较差，制冷温度只能维持在-25℃，无法达到-30℃的正常制冷温度，经过3天的参数调整，未见明显好转。经过观察，发现S001分离效果较差，经过S001分离后，依然有部分润滑油进入到E484、E496，润滑油是导致制冷效果差的主要原因。

图2 22W480DCS图

22W480系统2002年厂家推荐使用 FRICK 14润滑油，这款润滑油使用超过10年。检修后更换的新润滑油也是库存超过 3年的润滑油。22W480要求使用符合标准的、抗老化和对水不敏感的润滑油。抗氧化性差的润滑油不适用，即使工作时间较短，也会产生一种类似于果冻状的粘稠沉淀物，将油气分离芯堵住。换油时，必须将用过的油完全排掉，以避免将新油遭污染或新老油不相容。

油气分离器S001由粗分离和精分离两部分组成。其中粗分离由进气管、折流板、罐体及出油管组成。精分离由油气分离芯、回油管组成。油气分离芯为双层结构，第一层为细微粒层，由具有一定厚度和孔隙的硼硅酸盐玻璃纤维制成，这种几乎不能粘接的微米级纤维纸可确保不同润滑油的稳定性，并可在较高温度下工作。第二层由聚酯合成纤维制成，这种复合过滤材料抗压强度高，并通过多层结构合成的纤维获得较佳过滤效果。鉴于油气分离器 S001分离效果差，将22W480系统全部倒空，解体分离器S001彻底检查，未见异常。

同时，车间与美孚石油公司进行技术交流，商量FRICK 14润滑油替代品。经过压缩机厂家严格论证，采用Mobil Glygoyle 22替代FRICK 14润滑油。如表2，Mobil Glygoyle 22润滑油为聚乙二醇（PAG）基高性能润滑剂，能够在大幅超出矿物油能力的极端温度条件下为齿轮、轴承和循环系统提供出色的润滑。该产品具有剪切稳定性，有出色的耐高温和抗氧化能力及出色的防止油泥和沉淀形成的能力。该油品采取独特添加剂配方，旨在加强极压/抗磨保护、防腐防锈保护和抗泡沫性能同时不破坏聚乙二醇基油品的固有特性。Mobil Glygoyle 22粘度指数非常高，无蜡，倾点极低，其摩擦系数和牵引系数低于矿物油。在许多应用中，这些优异的润滑特性有助于产生较低的运转温度。

Fault Analysis and Treatment of Screw Compressor

GUO Lei，HU Jiang，ZHANG Yi
（Dushanzi Petrochemical Corporation，P.C.Dushanzi 833600，China）

This paper introduces the process and principle of 22W480 system of refrigerant compressor，analyses the reason of level high alarm interlocking fault in compressor evaporator E484，E496 and compressor propylene cooler E003，and analyses the reason of lubricating oil problem causing compressor fault，The poor separation effect of compressor separator is described.With the lubricating oil with better performance，the compressor shutdown failure and poor cooling effect is completely solved.

screw compressor；evaporator；heat exchanger；interlock；lubricating oil；analysis and treatment