合成气压缩机长周期运行及故障分析

于耀添

摘 要：神华包头煤化工有限责任公司碳四装置合成气压缩机投产于2014年5月28日，压缩机在最初运行过程中出现了压缩机缸体振动大以及填料泄露严重等问题，严重影响了装置运行稳定和压缩机长周期运行，通过不断试验探索延长了压缩机运行周期。

关键词：活塞式压缩机；长周期运行

低压合成气压缩机是神华包头煤化工有限公司碳四综合利用项目提供的工艺参数进行设计的。压缩机为四列四级，水冷式、M型无油润滑低压合成气压缩机。布置方式为二层楼板布置，旋转方向：从压缩机非驱动端，面向压缩机观察，曲轴为逆时针旋转。

1 压缩机主要参数及结构

1.1 其主要参数如下

排气量（45m3/min），各级吸入压力（0.117/0.255/0.556/

1.191MPa（A）），各级排气压力（0.255/0.556/1.191/ 2.401MPa（A）），各级吸入温度（40/40/40/40℃），各级排气温度（131/128/124/116℃），冷却水进/出水压力（循环水）（0.4/0.2～0.25 MPa（A）），冷却水进/出水温度（循环水）（30/40℃），润滑油压力（G）（0.3～0.35MPa（A）），曲轴转速（425r/min），轴功（385 kW）。

1.2 结构及主要零部件

本机结构为卧式四级式，四个气缸均为双作用气缸，一、二、三、四级缸均采用循环水冷却式结构，每级缸进、排气口均为上进下出。一、二、三、四级均采用活动装配式缸套，端部凸缘定位。气缸设有支承，用于支撑气缸重量和调整气缸水平。

机体由机身和中体组合而成，其材料为低温球铁。机身中体用螺栓固定在基础上，机身为对称平衡式，机体中装有曲轴、连杆、十字头。由机身和四组十字头滑道（既中体）组成一个紧密配合整体。机身顶部为开口的，可用来安装主轴承，曲轴和连杆，主轴承上端有支撑梁与机身紧密配合并用长拉杆螺栓紧固以增强机身刚性，总装完成后用机身盖板来密封。中体十字头滑道两侧都有窗口，用来安装十字头销及连接十字头与活塞杆等，工作时窗口用盖板密封。机身上端设有呼吸器、用于曲轴箱的通风换气。

2 机组长周期运行中存在的问题

2.1 活塞环支撑环磨损严重，缸体有拉缸现象

在机组运行初期，压缩机状态十分不稳定，在运行不到一个月之后缸体内便出现了异常声音，停机检修后发现一级缸活塞体拉伤严重，轴体表面拉伤比较明显，沟槽较深，支撑环、活塞环磨损比较严重，磨损严重部位减薄量达到3mm。综合以上现象初步分析是产品选型不适合该压缩机的运行条件。一级缸活塞直径大、重量重，支撑环、活塞环无法承载，造成磨损加剧加快，是造成一级缸套以及活塞体磨损拉伤的主要原因。

由于合成气压缩机支撑环、活塞环的频繁损坏给装置生产带来较大的生产波动和隐患。我们联系供货商优化支撑环、活塞环材质和制造工艺，调整支撑环，活塞环相关设计数据，有效降低支撑环、活塞环消耗量，延长合成气压缩机运行周期。经过一段时间的实验和总结，决定采用贺尔碧格厂家提供的新型陶瓷材料作为活塞环支撑环材料，目前效果比较明显。

2.2 填料密封泄露严重

活塞杆填料环主要作用在密封气缸座与活塞杆之间的间隙，阻止工艺气体沿活塞杆方向泄露，造成压缩机排气量下降，影响正常工艺生产，易燃易爆气体外泄，容易危及现场操作人员的人身安全，工艺介质进入曲轴箱污染润滑油，造成油质下降，影响机组润滑。

在日常检修过程中发现每当运行半年左右，机组的填料密封就会有不同程度的泄露，而新更换填料密封时并没有此现象，由此我们判断是现有填料密封材料无法满足机组正常的密封。于是通过向设计院咨询并联系厂家，最终决定使用由新型聚四氟乙烯石墨配方材料组成的主填料和充氮填料。目前效果十分明显，也为机组的长周期运行提供了保障。

2.3 级间温度过高

装置机组在夏季时经常出现排气温度报警，有时甚至因此停车处理，严重影响了装置的长周期运行。经过判断，级间冷凝器存在堵塞问题，由于管束直径较小且循环水质量较差，所以经常堵塞。同时一级进气压力时常波动，有时大于机组的额定吸入压力，导致后系统排出压力和温度都偏高。

为了解决换热效果差的问题，我们选择改变换热器管束材质为白钢管，并增大了管束直径，使其不易结垢，大大降低了换热器的清洗频率。同时在工艺上稳定吸入压力，防止因排出温度高导致生产波动，提高装置稳定性。

2.4 刮油环经常泄露

机组刮油环经常发生泄露，有时在刚安装完新的刮油环后，一启机就发生泄露，经常泄漏量超过80滴/分，被迫重复检修。在排除了活塞杆的磨损之后，我们认为旧式的刮油环设计不合理，回油不畅是发生泄露的主要原因，旧式的刮油环加工精度较差，导致活塞杆与刮油环无法紧密贴合，从而无法发挥其主要作用。

在经过多次试验，采用了贺尔碧格提供的刮油环，新型的刮油环径向尺寸减少，增强了与活塞杆之间的贴合程度，提高了刮油效果。新增了节流环，大大减少进入刮油填料盒的的润滑油量。通过对刮油环的改造，刮油环的使用寿命也提高了一年多的时间。

3 总结

合成气压缩机在装置是最主要的动设备之一，通过对机组的长时间攻关，使其运行周期提高了近半年，也为机组长周期运行长周期运行提供了保障。

参考文献：

[1]汉隆著.壓缩机手册[D].北京：中国石化出版社，2003（105）.

[2]郭磊.影响往复式压缩机长周期运行的原因分析[J].压缩机技术，2013（71）.