浅谈离心式氯压机的检修体会

李东帆

【摘 要】论文探讨VRZ型离心式氯气压缩机在检修时对导叶的保护措施，分析轴封受损与氮气的关系，以及影响维修环境的废气吸收，并提出解决措施，以期为同行提供参考。

【Abstract】This paper discusses the protective measures of VRZ type centrifugal chlorine compressor to guide vane during maintenance，analyes the relationship between shaft seal damage and nitrogen，and the absorption of exhaust gas which influenced maintenance environment，and puts forward some countermeasures for reference.

【关键词】氯气压缩机；三腔式迷宫密封+氮气；可调导叶

【Keywords】chlorine compressor；three cavity labyrinth seal + nitrogen；adjustable guide vane

【中图分类号】F407.4 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0137-02

1 概述

重庆天原化工有限公司在2012年烧碱10万吨填平补齐项目中引進了一台德国西门子公司制造的离心式氯气压缩机（KKK泵），型号为STC-SH（9-2-VRZ） 、标况流量为 9650 Nm3/h、入口端压力为0.949bar（a）、出口端压力为 2.979bar（a）、入口温度 30℃、转速为11414rpm、压缩机轴功率540kW、电机功率为620kW。德国西门子公司生产的VRZ型离心式氯气压缩机从投运以来运行效果良好，替代了原有的液环式氯气压缩机。该透平压缩机在节能与环保方面的优势已经被氯碱行业认可，但是在运行与检修维护时还是有很多地方需要注意的。

2 工作原理

氯气压缩机机组的工作原理：氯气压缩机是二级离心式压缩机，1根高速旋转轴上有2个叶轮，与缸盖形成2个压缩室，高压电机驱动增速器，增速器使电机低转速增至高转速，通过联轴器，使增速器输出轴与压缩机的轴相连，从而带动固定在轴上的2个叶轮进行高速旋转。在2个压缩室内，利用高速旋转的叶轮将机械能传递给氯气的动能，提高氯气压力，同时，压缩机各压缩室出口的高温气体，进入气体冷却器进行冷却。氯气经过二级压缩后进入氯气后系统，完成氯气的加压工艺。

离心式氯气压缩机工作原理：气体由吸气室进入通过旋转叶轮对气体做功，使气体的压力、温度和速度都提高了，然后使气体进入扩压器，把气体的速度能转换为压力能[1]。弯道＼回流管主要起导向作用，使气流均匀地进入下一级叶轮继续压缩，由于气体逐级地被压缩，因此气体温度不断升高。为了降低气体温度减少功能消耗，在气体经过一级压缩后，由蜗壳引出，经中间冷却后，再引至第二级叶轮入口继续压缩，经二级压缩后的气体由排出管排出，输送到下一道工序。

3 维修中存在问题以及与日常运行管理的关系

检修前，氯气处理工序将压缩机停车并进行，辅助油泵的电源从开关柜那边切断，并对压缩机的进出口管路进行了充氮置换。维修师傅按照检修方案准备好工具以及检修耗材后开始拆卸压缩机轴向剖分壳体的螺栓。仪表工将可调导叶的调节阀气源管线以及电源线缆进行拆除。在检修压缩机的中途，公司停了氮气和仪表空气的供应，维修工打开压缩机上盖手孔后，拆除导叶轮齿圈上的定位螺栓，然后将可调导叶的执行机构从压缩机上拆除。轴向剖分的压缩机壳体螺栓以及两端轴承箱螺栓拆完后，拆除轴承箱上部及可倾瓦轴承，用钢丝绳吊开压缩机上盖，用吊带将旧转子从压缩机下端壳体内吊出，然后将新转子装进压缩机下端壳体后依次还原恢复。其中新转子的梳齿是在装转子前就已经装配在主轴上的。旧转子的非驱动端四段梳齿中，靠近氯氮混合区的梳齿沿着主轴向非驱动端腐蚀依次加剧，与腔体的间隙明显增大异常。压缩机装配后隔了48h后，公司才通了氮气和仪表空气，于是进行可调导叶调试。通入仪表空气，对可调导叶调节阀PV2450进行操作，发现可调导叶已经不能完全打开。执行器上的标尺上显示出该阀的叶片调整角度仅能从30°活动到50°，实际要求为-20°到70°才能满足全开和全关要求。在检修过程中不连续的从压缩机壳体内冒出一些氯气味道出来，尾气风机一直是开起的状态。

公司公用工程分厂的空压制氮单元本身就有除油除尘的设置，满足氮气含尘的规定，氮气和氯气中夹带硬度较大的物质几乎不太可能。从受损部分来分析，该段梳齿判断是被严重腐蚀为主要原因，该压缩机的轴封是三腔式迷宫密封，原理图如图1所示：

从图1可以看出压缩机轴封为什么叫作三腔式迷宫密封+缓冲气（氮气）密封。距离压缩机叶轮最近的两端密封腔叫氯气腔，由于串通在一起实现了两端的压力平衡，并回到压缩机一级进口或继续窜向氯氮混合腔。距离压缩机叶轮最远的两端密封腔叫氮气腔，中间位置自然就是氯氮混合腔。压缩机腔体内的氯气在离心力作用下，由动能转化为压力能，压力升高后，多数氯气从压缩机出口排出，少部分顺着轴向轴封处泄漏。氯气经过轴封的梳齿不断被截流减压。氮气从最外侧的氮气腔不断补充。氮气压力始终大于外泄的氯气压力，由氯氮压差调节阀严格控制氯氮压差。沿着轴向外泄的氯气在氯氮混合区就被不断抽向废气处理工序，确保了氯气不向外界环境泄漏。如果氯氮压差保证不了，压缩机就会联锁停车。这就是三腔式迷宫密封+氮气的密封原理。

在氯气压缩机检修时，如果压缩机内氮气不能保持微正压，机器内是不可能保证彻底没有氯气和湿空气的。检修时，压缩机进出口阀门都已经切断，但是阀门不能彻底关死，废气吸收单元一直保持运行状态，可以基本保证所维修的带氯设备内氯气含量不超过国家环保规定。这次检修足以判定废气吸收单元工作不正常。当尾气风机抽力不够，就会有大量的废氯气不能正常吸收，在停车时，废氯气会反压回分配台通过阀门泄漏点压入压缩机壳体内或直接压入压缩机轴封后进入压缩机壳体，甚至窜到离子膜电解的电槽和氯水槽等阳极系统。氯压机内的残余氯气量不减少，反倒增加的现象也就出现了。

4 预防措施

①对于氯压机三腔式迷宫密封梳齿被严重腐蚀的预防措施就是，除了保证氯气的含水量要求，更要保证密封气即氮气的水分要求。至少应该保证氯气和氮气的水分含量低于100ppm，确保梳齿不被腐蚀。②对于维修氯压机后，转子装进压缩机后要确保导叶能正常调节的措施就是压缩机一旦恢复完全后，将压缩机的两端轴封通入氮气（公用工程空压制氮或钢瓶供应等），同时在压缩机内也不断充氮气进行吹扫，水分合格后保持压缩机内氮气微正压，避免湿空气进入压缩机与残余干氯气混合腐蚀金属部件，这样可以确保可调导叶的齿圈能够进行自由的回转运动，保证可调导叶正常调节。③对于维修过程中出现的氯气影响环境，解决办法是尽量确保进出口阀门的良好密封效果，最好是将压缩机进出口管线用盲板盲断。如果没盲断，则要求废气吸收系统能够正常运行。废气处理主要设备是吸收塔和尾气塔以及风机，坚持定期更换填料，保持传质效果，对风机的进出口管道进行定期清理，或者在进口管道上装压差变送器和过滤器，达到报警值就进行清理，不能让碱垢影响风机的能力，从而导致未被完全吸收的氯气反压回分配台或压缩机等。

5 总结

这次离心式氯气压缩机在检修时出现的问题是我们生产运行管理暴露出的缺陷的具体体现。离心式氯气压缩机是我们引进国外技术先进的设备，加工制造精度高，采购价格高，它在公司的生产运行中处于心脏的地位。我们在使用过程中要精心操作，严格管理，努力维护好该设备。我们作为化工装置的生产运行管理人员必须要严格执行工艺纪律和检维修纪律，以确保设备正常运行以及维修作业时的设备安全和人身安全等。

【参考文献】

【1】章云龙.浅谈离心式压缩机常见故障及检修[J].科技风，2010（15）：205+207.