VW—1.3/50型空压机技术升级实践

包磊磊

摘 要：空压机在运行过程中频繁损坏检修，影响工艺装置稳定运行，结合压缩机运行工况，针对存在的各种缺陷问题，提出压缩机换型技术升级要求，通过各种技术实践运用，实现空压机的长期稳定运行，实现换型改造的效益最大化。

关键词：自动；排水；空压机；长周期

1 设备简介

我公司PSA装置脱硫工段使用型压缩机给系统增补空气，该型设备在精脱硫工段在PSA工艺中有着非常关键的地位，其作用是脱除净化气中的有机硫和无机硫。由于有机硫和无机硫对分子筛吸附剂及铜系催化剂都有着巨大的危害，因此为防止PSA-3吸附剂失效及后工段吸附剂失活，变压吸附净化段出口总硫含量必须控制在0.1ppm以下。精脱硫主要依靠向净化气中补入空气和3.8MPa蒸汽在催化剂作用下与有机硫和无机硫进行化学反应达到脱硫效果。其中补入空气是利用空气中的氧与硫化氢反应，在去除有机硫的同时，增加脱硫剂的硫容。因此，一旦无法及时向系统补入空气，就会很快造成系统总硫超标，而一旦总硫超标系统只能系统停车。

设备名称：无油空压机。型号：VW-1.3/50；制造厂商：安庆佰联无油压缩机有限公司；设备主要参数：进气压力-常压、额定出口压力-5.0MPa、额定气量-1.3m3/min、主轴转速-750r/min、设备数量：两套（双机组）。

2 事情经过

经过一段时间的运行以来，设备频繁出现故障检修，单台设备的检修周期为3～10天，每次检修几乎都会对阀片及活塞进行更换。由于频繁检修空压机，使水解脱硫塔内空气补入量不稳定，直接导致工艺方面控制产品气硫含量的难度增加，在两台空压机同时故障情况下，甚至有可能使总硫超标。该缺陷的负面影响主要有：

①增加了检修人员的检修负担，及工艺操作人员工作负担；

②增加了备件采购压力；

③增加设备运行维护成本；

④增加了工艺操作难度，给系统增添了不稳定性，影响整个变压吸附装置的长周期稳定运行。该设备主要缺陷为：a设备入口及级间缺少除水装置，在空气湿度较大的气象条件下，空气中含有微量S情况下，空气中的水分会在压缩机三级积聚成液态，发生液击现象，使三级出入口舌型阀片损坏。同时析出的水分还会腐蚀三级内部各部件，比如气缸、活塞、活塞环、气阀板，使这些部件使用寿命大大缩短；b级间风冷器质量较差。本设备所采用的级间换热器为铝制风冷器。在运行期间多次发生二三级级间风冷器开裂故障。这些开裂一般发生部位都比较隐蔽，难于排查，给检修工作快速完成造成不少困难。级间管线和缸体采用空气冷却，冷却效果差，换热后温度不稳定，各级气体入口温度有超温现象；c缸体材质选用铸铁，在压缩空气过程和备车过程中空气接触会腐蚀缸壁，影响设备运行稳定；d级间管道连接为铜管涨接连接，在频繁的拆卸检修过程后，密封性失效严重；e原设计中空压机采用电磁阀控制，当其达到5.0MPa额定出口压力后，空压机会自动停止运行，待压力降低后重新启动。这种控制方式可以保证空压机间歇性运行，大大降低设备磨损。由于空压机综合缺陷（主要为三级部件腐蚀问题）导致设备长期无法达到设计5.0MPa出口压力要求，电磁阀控制无法自动控制空压机自动开停，设备一直处于运转状态，磨损加速，寿命降低。工艺人员定期倒车无法徹底解决此问题；f入口过滤器质量差。原装入口过滤器为塑料制品，在使用一年以后全部损坏，后用自制丝网罩代替；g出口止逆阀阀芯设计有缺陷。出口止逆阀阀芯为尼龙，不耐高压冲击，在长期高压运行中，多次发生止逆阀阀芯破损变形导致止逆阀失效的故障。

综上所述，该设备尽管价值不高，且结构较为简单，但对于系统的影响却比较重要。设备人员一直想方设法保证其正常运行，通过在其出口加装手动排水阀人工手动排水的方法，在一定程度上延长了其频繁检修的周期。但由于设备本身固有缺陷，无法从根本上解决这个问题。故列入换型改造计划。

3 解决方案

针对旧型空压机运行存在的各类问题，必须全方位对空压机技术升级提升要求：

3.1 总体设计要求

3.1.1 标准要求

压缩机标准：API681；压力容器标准：GB150 ；管壳式换热器标准：GB151材料标准：JIS，ASTM， GB管法兰标准：ANSI B16.5 150Lb焊接标准：ASME电气标准：IEC所使用的标准均为符合行业规定的标准，如遇较高标准，按较高标准执行。

3.1.2 工艺工况设计要求

3.1.3 结构性能设计要求

①采用全无油活塞式，气缸为不锈钢材质；

②空压机主机出口必须有配套设备如：储气罐；

③选用旋风离心式气水分离集水器；选用大通径自疏水阀，防阻塞或击穿之隐患；

④为确保空压机高度安全可靠，采用冗余设计原则，设置多重保护措施：电机过载、过热、缺相、欠压自动保护；卸荷、停机时排水、排气，保证零压启动；设置压力传感器，检测零压力，确保零压力启动；

⑤必须采用全自动流量调节，卸荷时自动排水、排去级间余气，确保每次启动空载；

3.2 结构形式

①压缩机机组为整体橇装式，所有零部件均安装在同一公共底座上，产品出厂前均已联接完毕，并经试车检验，现场安装工作量很少，只需连接好进、出气及进出水管道即可；

②压缩机主机结构型式为W型单作用往复活塞式压缩机；

③压缩机润滑方式为全无油润滑。即曲轴、连杆采用密封油脂润滑，气缸全无油润滑。气体不被润滑油污染；

④压缩机气阀为高效舌簧阀；

⑤活塞环、导向环采用碳纤维填充聚四氟乙烯制做；

⑥压缩机冷却方式为同步风冷和压缩气缸水冷式；

⑦机器配置进口过滤器及出口单向阀；

⑧压力显示为就地压力表，耐震型机械式。

3.3 材质升级

①曲轴箱：铸铁，整体铸造，开式结构；

②曲轴：球墨铸铁，装配前做动平衡试验，使整机运转平稳，震动小；

③连杆：45，锻造；

④一级气缸、缸盖、阀板材料为碳钢材质，二、三级气缸及气阀采用不锈钢材料设计制作，均为水冷型。连接管道为不锈钢；

⑤活塞材料为铝合金，有利于散热，活塞环和导向环材质均为填充聚四氟乙稀，该材质有良好的自润滑性、耐磨性和导热性，无需注油润滑。（三级活塞材质为不锈钢）；

⑥气阀采用舌簧阀结构，阀片采用瑞典进口不锈钢材料；

⑦冷却系统：中间冷却器为全不锈钢制成，分两程，管内走气，管外走水。冷却器集成排水系统：冷却器下部安装电子排水器及手动放水旁路；

⑧级间管道选用优质不锈钢制作。

3.4 自动控制

①控制柜仪控和电机主控制分成两部分布置，按防爆外壳设计，现场安装；

②控制系统：采用PLC控制；现场安装防爆操作柱，便于切换控制；

③机组成套电气控制部分如下：西门子S7-200PLC（CPU224），控制机器运行，采集压力数据，人机界面为触摸屏，显示各级压力，各级排水时间的设定，運行指示，故障原因，机器运行时间，以提示加油脂。可提供智能控制及切换点；

④所需控制线数要求：4X1.5平方铜芯线3根，电机线3X10平方铜芯线2根，4X0.5屏蔽线2根。

4 效果评估

通过连续24小时、连续72小时运行情况看，设备基本达到设计要求，满足工艺生产的需要，目前并入系统运行，一切正常。压缩机抽气量：≥ 100Nm3/ 5.0MPa G（排气压力），允许流量和排气压力上下3%适当调整量每台空压机均配有相应的控制器，所有机组运行参数可在面板上直接进行预先设定，在显示屏中随时显示各技术运行参数、报警、运行指示状态及故障原因。根据压缩机系统中的耗气量，用全负荷或空载自动控制压缩机的启运、运行或停机。高可靠的自动启停功能，出口空气缓冲罐压力连锁，增加各级缓冲罐，具备各级自动排水，由电磁阀控制。因装备实现了智能化，实现了预期的目标，本次设备升级换型共花费15万元，改造实现了有效替代，降低了设备的维护成本，实现了设备长周期稳定运行。