液环式压缩机故障分析及解决方法

2019-03-07段玉明盛楠牛彦武

中国设备工程 2019年4期

段玉明，盛楠，牛彦武

（新疆独山子石化公司乙烯厂烯烃一联合车间，新疆克拉玛依市 834000）

新疆独山子石化公司某装置化工火炬气回收站布置在距化工火炬区较近苯罐区北侧，北为厂7路，东为预留发展用地，南面是苯类罐区，西面为丁二烯，丁烯-1/MTBE装置。火炬回收站设置两台液环压缩机，单台能力700m3/h，用于回收正常操作下北区各装置的不凝气排放以及减压、置换排放的火炬气，火炬气经压缩升压后送入全厂燃料气管网中，从而达到回收火炬气，降低能耗的目的。目前由于南区排放的间歇性，火炬回收气管线只回收北区分液罐之前的火炬气管线引出，回收火炬气进入火炬气回收压缩机，压缩至0.56MPa后，经火炬回收气缓冲罐，并入化工区燃料气系统及焚烧炉。送出的回收火炬气在燃料气管网的上游端部，有利于燃料气的充分混合。火炬压缩机运行两年里出现过两台压缩机同时排液、入口管线带液和液环补液不及时等问题，制约着压缩机平稳运行。通过对压缩机运行期间出现的问题，分析原因，采取措施，保证压缩机平稳运行。

1 液环压缩机主要部件及工作原理

1.1 液环压缩机主要部件

（1）双壳，它们的内壁与旋转轴线具有双偏心关系。

（2）单叶轮，复式，通过轴承支撑的轴来支撑。

（3）单锥管型气体分配器，锥管固定在吸入-压缩盖（头）。

（4）轴承箱提供有支撑脚，作为机器的支撑部件。

1.2 工作原理

液环压缩机为容积式压缩机，需要原动机来驱动，通常为电动机。旋转的叶轮驱动泵壳内的工作液形成一个椭圆形的厚度近似均匀的环，通常称作液环或密封环。工作液只是部分充满内壳。由于离心力作用，工作液与每个泵壳内壁的偏心轮廓相配并在每半个旋转周期朝向或背向旋转中心移动。对于叶轮的两个相邻叶片间的密封腔室来讲，旋转的液环就相当于一个活塞。气体在一个旋转周的前1/4被吸入压缩机并在随后的1/4内被压缩。叶轮每转一周，都要进行两个同步且对称的压缩循环。对于两压缩级型，上述的循环在第二级中重复进行，来自第一级的压缩过的气体和液体被再次压缩来进一步的提高压力，并且通过法兰锥管上的两个槽孔沿纵向排出。锥管作为气体分配元件，带有四个吸入口和四个排放口，且形状不同。与吸入压缩端盖上的吸入和排放法兰相配套有两个联轴器。端盖头上沿轴线方向的第三个法兰为密封液进料口。由于内部偏心在叶轮沿旋转轴线方向是对称的，这就使液体和压缩气体对叶轮作用的径向压力方向相反，因此通常情况下作用在轴上的径向压力为零，这也就使得进出口法兰的位置通过简单地旋转端头+锥管组合180°来实现互换。

2 火炬压缩机运行期间出现的操作问题

2.1 火炬气回收压缩机盘不动车

一次开工启动压缩机时，北区火炬压缩机启动时，盘不动车，压缩机被迫解体检修。首先检查轴承磨损情况及轴承间隙，发现轴承定位间隙变大，判断为轴承间隙变大后导致压缩机后端盖上的定位槽和叶轮口环之间有摩擦。该压缩机单端滚动轴承支撑、固定，滚动轴承由于自身结构定位作用相对于滑动轴承效果要差，并且容易造成滚轴磨损，而滚轴磨损之后又会导致叶轮和锥形体定位偏差变大，甚至造成磨损、触碰。所以解决此问题可以通过改变轴承形式，将滚动轴承变成滑动轴承来实现，该压缩机转速不高，滑动轴承可以满足需求。尽量避免造成锥形体和叶轮摩擦损伤，因为该备件价格昂贵。图1为叶轮和锥形体磨损图。

2.2 检修所需的工机具、量具

专用工具：拆除叶轮专用工具，拆除机封专用工具。常用工具：套筒扳手30（带加长杆，叶轮背冒较深）、公制扳手30、27、24、22、19、18、17、14、13，M20、M16吊耳、内六方一套。其他：榔头、起子、撬棍、套筒加长杆、管钳、锉刀、什锦锉、锯弓、2T倒链2个，软绳子4根，钢丝绳2根。易耗品：砂纸、大布、松动剂、毛毡子、记号笔、塑料布、四氟带。量具：游标卡尺、深度尺、塞尺、铅丝、水平尺。

（1）检修的重点。①测量转子跳动；②更换轴承；③消除叶轮和壳体磨损缺陷；④调整转子窜量。

（2）检修注意事项。轴向调转子窜量时，不能用力过猛，以免刚性件摩擦太大。

（3）检修安全质量控制。①防止机械伤害；②主要检修数据：转子轴向间隙：0.30。③备件更换情况。

（4）这次检修主要更换备件（如表1）。

2.3 两台压缩机同时排液，造成北区火炬压缩机联锁停机

图1 叶轮和锥形体磨损照片

表1

压缩机运行平稳，操作人员发现北区火炬气压缩机出口分液罐液位高报警，随即通知外操至现场开副线阀，十几秒后小室液位高联锁停机，时间短，来不及处理，导致停机。

（1）通过分析原因发现。火炬气压缩机分离器小室液位高于250mm时自动排液至200mm关闭，液位高于350mm时联锁停机。目前将压缩机出口罐流程由苯类罐区的地下罐改至跨管廊至火炬水封罐，改变了压缩机出口罐排液压差：原设计压缩机出口压力700kPaG，现压缩机出口实际操作压力500kPaG，排放引至火炬水封罐压力损失约250kPa，实际排放压差约250kPa，远远低于原设计700kPa，造成压缩机在运行过程中工作液的排放不畅，南北区火炬气压缩机同时排液，造成出口分液罐液位小室液位达到高联锁。火炬水封罐液位高，引起压缩机小室排放不畅，液位快速上涨。最终造成两台压缩机同时排液，液位高联锁，压缩机停机，流量中断。

（2）预防措施。分析停机原因，通过升高压缩机出口操作压力，由原500kPaG提高至560kPaG，增加小室排液压差，加快小室排液速度。水封罐液位控制在1400mm左右，保证压缩机入口压力同时，不影响小室排放。

2.4 压缩机出口流量下降，入口压力波动大

正常生产期间，火炬外送量出现下降，压缩机振动和温度正常。操作人员对两台压缩机分别补液两次，流量恢复正常。同时压缩机入口压力出现大幅波动，返程阀自动调节无法满足入口压力稳定，及时将回流阀手动控制，防止入口压力低联锁，对两台压缩机入口管线低点排液。由于返程阀全开，入口压力波动，变频也随之变化，将变频打手动控制，来稳定转速。入口排液完成，入口压力稳定，缓慢关闭返程阀，出口阀逐渐有开度，流量恢复正常。

（1）根据入口压力波动，分析带液原因。火炬排放装置设备检修，蒸煮排放物排放至火炬，液体进入压缩机入口管线，造成压缩机出口压力波动，流量下降。火炬压缩机运行一段时间后，火炬气中油相被排放液吸收。分离罐中油相会逐渐增多，导致密封液返回压缩机时带油，进入压缩机，工况发生变化，导致出口调节阀关小，流量下降。现场对压缩机液环工作液进行置换，通过补水阀旁路强制小室排放，流量恢复正常。补液过程中由于补液线离入口管线近，返程部分压力，液体进入入口管线，导致入口管线积液增多。

（2）预防措施。及时联系调度，火炬排放装置是否有设备蒸煮，排放物至火炬，液体进入压缩机入口管线，造成压缩机入口压力波动，流量下降。密封液补充管线离入口U型弯很近，返程阀在密封液补充线下方，返冲阀打开后，导致密封液进入口管线，增加入口管线排液量。将连接入口管线的返程线高于密封液补充线，密封液就不会倒串。