离心式压缩机运行故障分析及技术改造

陈 明，朱 健，毛维龙

(1.兖矿鲁南化工有限公司，山东 滕州 277527；2.兖煤蓝天清洁能源有限公司，山东 邹城 273516)

离心式压缩机是叶轮对气体作功使气体的压力和速度升高，完成气体运输的压缩机[1]。兖矿鲁南化工公司所用一氧化碳压缩机由德国阿特拉斯·科普柯进口压缩机生产制造。PSA装置生产出来的98%CO气体经过一氧化碳压缩机加压送醋酸工序，在设备安装使用后因各种原因造成压缩机不能长周期运行，主要存在压缩机入口超温、油温超温、频繁跳车等各类问题。需要综合改造，提升设备运行稳定性，保障变压吸附生产系统的长周期运行。

1 压缩机运行主要故障分析

(1)压缩机入口气体超温。压缩机入口气体来源为变压吸附工序产生的一氧化碳气体，气体温度较高，造成压缩机入口温度超温(50 ℃报警，60 ℃跳车)，经常超过报警值，影响压缩机各级运行温度，对压缩机运转零部件会造成严重损害。经过探讨决定在压缩机入口处增设冷却器。

(2)防喘振控制失效导致压缩机跳车。压缩机曾出现3次以上因防喘振控制失效而跳车的事故。分析后发现控制防喘振阀门开度的五级出口流量计测量管进系统冷凝水是造成事故的主要原因。

(3)压缩机前工序带粉尘。压缩机入口气体来源为变压吸附工序产生的一氧化碳气体，由于变压吸附工序中含有吸附剂(硅胶、分子筛等)，运行过程中会产生少量粉尘等杂质，造成压缩机叶轮、蜗壳结垢，影响叶轮平衡，对压缩机损害大，严重影响其运行效果[2]。

(4)润滑油油温超温，油冷却器效果差。压缩机运行过程中油温多次达到报警值55 ℃，影响压缩机润滑系统运行，拆检油冷器发现换热管堵塞较严重，油冷器在压缩机运行过程中无法清理，只能在停机后拆检，用高压水清洗，严重阻碍了压缩机的长周期稳定运行[3]。由于没有备机，无法长周期运行对工艺生产造成了严重制约，如何不停机在线清理成为难题。

2 压缩机改造方法

2.1 入口增加冷却器

为彻底解决压缩机入口超温问题，决定增加压缩机入口冷却器，将冷却器进、出管线与CO压缩机入口管线连接，将循环水引入冷却器[4](见图1)。

具体实施配管方案：① 将两台冷却器上部短接拆除并回装封头；② 将原有循环水上/回水法兰前管割短；③ 将上、下冷却器间的180°DN350弯头拆除，将180°弯头调整至水平位置与另一台冷却器封头连接，改造后气体流程每层两台冷却器串联，三层换热器间并联；④ 将风机出口管线在进厂房前三通后引入冷却器入口，并加设手动蝶阀；⑤ 在冷却器出口配出口蝶阀后引至过滤器入口阀阀后；⑥ 将冷却器循环水管线与精脱硫冷却器循环水总管相连。

图1 管道配管

2.2 出口流量取压管线路优化及增加电伴热

为了消除冷凝水对控制信号的影响，采取将出口流量表安装位置高于测量点高度的方法，防止冷凝水聚集，及时排掉冷凝水，消除水的影响，同时对仪表管道进行电加热，大幅减少冷凝水的形成[5]。

2.3 入口增加焦炭过滤器

针对压缩机入口气体中有少量粉尘等杂质，严重影响压缩机运行的问题。决定在压缩机入口处增加焦炭过滤器，过滤掉粉尘等杂质，从根本上解决问题[6]。

2.4 润滑油系统增加油冷却器及在线清理装置

压缩机运行过程中，油温冬季时达54.2 ℃(54 ℃报警)，夏季时，在加一次水喷淋情况下已达到58.5 ℃(60 ℃跳车)，影响压缩机润滑系统运行，拆检油冷器发现换热管堵塞较严重，使换热效率下降[7]。油冷器在压缩机运行过程中无法清理。

为了避免油温高对设备的损害和降低夏季时压缩机跳车风险，决定增加1台新油冷器，串联安装于冷却器出口管线自调阀前。改善压缩机油冷效果，提高C1201压缩机的运行稳定性。

根据冷却器封头特点，改造增加在线冷却装置，实现冷却器封头在线可拆卸。在压缩机运行过程中可以实现冷却器的切换，达到在线清理换热器的目的，保证换热效果[8]。

3 综合改造实施效果

压缩机入口冷却器增加后，压缩机入口气体温度有效控制在报警值50 ℃以下，大部分运行时间保持在40 ℃左右，压缩机入口超温问题得到有效解决，保证了各级运行温度在控制指标内，保障了设备长周期稳定运行。

通过出口流量取压管线路优化及增加电伴热改造，试运行半年多，运行良好，至今未再发生因防喘振控制失效造成压缩机跳车的问题，改造效果显著，大幅减少了停机次数，保证了生产系统连续、稳定、安全运行。

增加入口过滤器后，试运行1 a效果良好，拆检压缩机内部零件，叶轮、蜗壳等部件结垢明显减少，只有少量灰层，无硬垢，动平衡良好。达到了改造效果，保证了压缩机的长周期稳定运行，作为重点设备保证了生产系统的连续运行。

自新增油冷却投运后，油温常年维持在45 ℃左右，达到非常好的运行效果，油温再未出现过报警。在线清理装置，实现了堵塞油冷器的在线清理，可不停机恢复冷却器换热效果，最大限度地延长了设备的运行时间，达到了化工生产系统连续运行的要求[9]。

通过综合技改的实施，改造后设备非计划检修率由89%大幅降低至10%以内。设备非计划检修率柱状图如图2所示。

图2 设备非计划检修率

4 结 语

一氧化碳离心式压缩机运行故障分析及技术改造，经过严谨的推理计算，历时2 a逐步实施改造，现运行良好，振动值、温度等运行指标优良，8 000 h只需进行简单检查，实现了压缩机一年免维护，完全满足了长周期运行要求。一系列技术改造使设备运行周期大幅延长，杜绝了非计划停机，效益非常明显。

离心式压缩机运行及技术改造的成功经验可以推广应用到阿特拉斯压缩机长周期运行维护方面、离心式压缩机技改提升、以及整个化工行业[10]，推广价值大。