5CⅡ200MX3离心压缩机长周期运行对策分析

王新花，王宇

（兰州石化公司，甘肃 兰州 730060）

离心压缩机作为公用工程风氮系统的关键设备，能否长周期运行直接影响着风氮系统的安稳保供。结合我厂推行“离散数据分析工作法”助力大机组管理，分析机组共性、个性故障规律。将以往的大机组故障检修转变为“大数据”指导的预知维修，同时分析目前机组运行中存在的问题，通过备件替换、改造措施实施等，提升机组抗风险能力，确保整个压缩空气和氮气系统的长周期运行。

1 机组离散数据分析工作法

通过分析历年来我厂大机组非计划停工的事件，统计检修数据，归纳出故障点，绘制该机组“离散数据图”和“机组各部件检修周期图”梳理机组各部位的故障发生频次，分析机组共性、个性故障规律。将以往的大机组故障检修转变为“大数据”指导的预知维修，确保整个压缩空气和氮气系统的长周期运行。

1.1 机组检修离散数据分析

汇总5CⅡ200MX3离心压缩机自2008～2019年机组检修数据，积累检修数据共计75项，找出该机组故障点分布共计13个，查找普遍性检修规律，发现该机组常发检修主要为：电机清洗、机组叶轮清洗作业，级间冷却器清洗或更换作业、仪表探头更换、除尘器滤筒清扫更换、控制面板更换、油冷器检修等机组检修内容。

1.2 机组检修原因分析

查找分析发现，检修主要有以下原因：（1）电机清扫作业：空气中灰尘等集聚在电机内部附着在电机定子线圈上，影响电机散热，导致机组定子温度高。（2）机组叶轮清洗作业：机组叶轮表面结垢导致机组振动上升，破坏机组动平衡导致。（3）级间冷却器清洗或更换作业：水质原因导致级间换热器腐蚀结垢，换热效率下降致使级间风温高至报警值。（4）一次仪表检修作业：多由于一次检测元件质量原因及所处工作环境影响性能劣化，或日常检查维护不到位导致突发检测故障导致。（5）除尘器滤筒清扫更换作业：属于机组日常保养维护内容，根据除尘器压差显示及目视检查滤筒结垢情况开展清扫或更换作业。（6）油冷器检修作业：长时间运行后的正常维护作业。（7）控制面板更换作业：由于机组控制柜设计在电机出风口旁，长期经受高温环境影响，导致电子元器件老化所致。2015年一空异地搬迁DCS升级项目，取消了机旁柜设置，彻底消除了该设备故障隐患。

1.3 总结归纳机组检修周期合理安排机组检修

关键机组非计划损工时间是我公司重要考核指标，有效降低关键机组非计划损工时间，才能保证大机组长周期运行。通过检修记录分析，摸清机组检修保养周期，合理安排计划检修保养，可有效降低机组故障率，减少机组非计划停车次数。结合2015～2019年检修数据分析（见表1），该机组故障停车检修主要由叶轮清洗作业、中冷器清洗作业、仪表误动（风压）等原因造成机组计划、非计划停车，是影响机组长周期运行的主要因素。

表1 5CⅡ200MX3离心压缩机2015～2019检修数据

通过对机组近10年的检修记录分析总结，建立检修数据库，根据检修效果验证对比，合理制订检修相关专业检修周期：（1）电机吹扫及专业清洗作业：根据机组运行电机定子温度变化，原则上每4年进行一次专业清洗，每2年进行一次现场吹扫作业。可根据电机定子温度持续上升至125℃并还有上升趋势时，进行现场吹扫，持续超过135℃时组织进行电机专业清洗。（2）叶轮清洗作业：叶轮检修周期为1年半且集中在6～9月，需根据13号机组运行振动、风温等参数判断是否需要提前叶轮清洗作业。（3）中冷器检漏清洗作业：中冷器检修周期受循环水对管束腐蚀情况及密封O型圈老化等影响。一般每年进行一次中冷器检漏清洗工作，可同步安排在叶轮清洗作业时同步检查中冷器泄漏情况，进行保压实验，同时加强机组备用期间对中冷器空气侧排口的检查，发现异常漏水情况，及时采集水样进行循环水水样分析，根据水样分析结果进行合理判断。（4）仪表检修元器件故障。①振动仪表：根据机组一、二、三级振动仪表元件更换检修数据分析，探头的更换周期为3年左右，由于仪表元器件故障多为偶发原因造成，基础数据需进一步进行积累，可安排机组检修时同步检查仪表元件情况并进行校验。②风温仪表：风温仪表的更换周期应为3年，连续投运6个月后对仪表进行一次校验。（5）油冷器检修：由于油冷器材质结构不易腐蚀，检修周期一般为5年。（6）除尘器滤筒：根据检修大数据分析：每6个月进行吹扫，每年进行一次滤筒更换，可有效改善入口风质。

通过上述检修周期的制订实施，合理安排检修内容及检修时间，推进机组的预知维修，有效降低了机组的故障率。

2 目前影响机组长周期运行的隐患因素分析

2.1 机组压力指示显示异常

空压站的2台英格索兰压缩机均采用德国WIKA公司生产的一体式压力传感器，用于检测压缩机出口压力。2019年1月22日，5CⅡ200MX3型压缩机由于传感器内部线路虚接致使三级出口压力回零；2月9日，该型压缩机由于传感器质量问题致使三级出口压力回零；2月15日，该型压缩机由于传感器内部接线脱焊致使三级出口压力回零。在1个月内，一体式压力传感器出现3次故障，均是由于传感器内部排线电缆金属丝强度不足，受机组振动、高温等影响导致电缆与焊接柱断裂致使三级出口压力回零，一体式压力传感器严重制约着压缩机的长周期运行。

2.2 机组油温、风温高无有效控制手段

机组油温、风温过高是另一类影响机组运行的因素。机组油温要求控制在40～45℃之间，高油温使润滑油粘度下降，引起局部油膜破坏,润滑失效，加大设备的磨损。机组中间冷却器是用于冷却多级压缩机级与级之间的压缩气体，保证机组以等温压缩工况下运行，保证机组效率。尤其是在夏季环境温度高，机组运行温度随之升高，循环冷却水的温度较高或油冷却器、中间冷却器堵塞，效率下降导致，目前该机组2台润滑油板式换热器均已投用，仍不能有效控制油温，润滑油温度一直在48～51之间波动（油温风温的报警值49℃，联锁值54℃）；该机组二级风温一直维持在47～50℃之间波动（报警值49℃，联锁值54℃），波动原因主要是受气温影响，随循环水温度上升而上升。

2.3 机组二级振动异常波动

2020年至今该型压缩机共发生4起二级振动异常波动，分别是1月13日、4月9日、8月17日和10月12日，共同特征均为：压缩机组正常运行无特殊操作情况下，二级振动突发异常频繁波动，其余参数均在正常范围，通过对异常波动期间机组运行负荷变化、机组风温、油温、轴承温度等参数情况判断，排除机械原因造成振动异常，仪表误动是造成机组二级振动异常波动的主要原因。在对探头的拆检校验中均未发现接线松动情况，每次更换探头后二级振动便恢复正常。在4月、10月出现的两次波动后拆检发现探头检测部位分别有油污杂质、和探头表面破损情况，所以不能排除探头部位进入异物的可能。

3 采取的改进措施及效果验证

3.1 机组压力指示显示异常改进措施

2019年1～2月，该压缩机共发生3起由于一体式压力传感器内部线路脱焊、接线虚接等原因造成机组三级出口压力波动的事件；同时，德国WIKA公司生产的一体式压力传感器价格是国产差压变送器价格的5倍，价格高昂且通用性差，维护难度大，根据该压力变送器形式及现场应用情况，初步改进方案有以下2种。方案一：将德国WIKA一体式压力传感器变更为美国GE一体式压力传感器。方案二：将德国WIKA一体式压力传感器改造为差压式压力变送器。

3.1.1 改进方案可行性分析

一体式压力传感器是将一个要测量的压力转换成另一个可以读取处理的标准的电信号。压力变送器较一体式压力传感器相比，具有以下优势：（1）压力变送器可以达到一体式压力传感器的检测精度，可靠性强。德国WIKA公司生产的0～200psi一体式压力传感器的检测精度为0.25%，压力变送器完全可以实现0.25%的检测精度甚至更高；原一体式压力传感器安装于压缩机出口，长期受高温、机组振动的影响，传感器接线易出现脱焊、虚接等现象，而压力变送器通过引线引至设备基础，耐高温和抗振性能更佳，工作可靠性更强。（2）压力变送器较一体式压力传感器易维护。原一体式压力传感器安装于压缩机出口，距离设备基础3.6m，仪表维护人员需要以设备本体为基础进行作业，作业危险性和检查维护难度大；同时，一体式压力传感器不遵从HART协议，维护人员无法校核维护，出现故障只能返厂维修或报废处理。（3）压力变送器较一体式压力传感器价格低廉，采购周期短。该型压缩机采用的德国WIKA一体式压力传感器为进口备件，价格为1.5万元一支，且采购周期较长，一般在6个月左右，而差压式变送器为国产，采购周期为1个月左右，0.3万元一支，差压式变送器较一体式压力传感器价格低廉且采购周期短。综合安全性、经济性和可操作性，我们选取第二种方案进行实施，根据德国WIKA一体式压力传感器的相关参数以及设备的相关要求，我们选取型号：型号为FKGT03VC-LUCBY-BAB，测量范围为0～1379kPa，电源电压为0～28VDC，输出信号为4～20mA，准确度为0.065%的差压式变送器。

3.1.2 改进措施具体实施

车间利用装置检修机会，组织仪表维护人员对一体式压力传感器进行改造，改造步骤如下：（1）利用原来一体式压力传感器的螺孔，按照“横平竖直”的原则布置φ8引压线；在压缩机基础的西侧，安装操作柱并将差压变送器固定于操作柱。（2）将引压线与差压变送器连接，并按照接线原则进行仪表接线。（3）对差压变送器进行调试，零位调整螺钉和量程调整。（4）按照操作规程投用差压变送器。经改造后该机组压力指示稳定，经过近1年的观察，再未发生过压力波动事件。

3.2 机组油冷器、中冷器清洗作业消除机组温度高隐患

车间根据机组检修离散分析后确定，机组中冷器、油冷器均已到检修周期，组织对油冷器拉回专业清洗厂家进行清洗作业。拆检发现该机组润滑油板式换热器循环水侧板片上存在大量垢层，导致传热效率下降，经专业清洗后，目前机组油温一直维持在工艺指标范围内（40～45℃），且油冷器水侧阀门均留有调节空间，保证了机组长周期运行。通过拆检发现机组二级中冷器管束内部存在结垢现象，首先使用水枪对中冷器芯子进行冲洗，但只能对管束表面有机物油泥冲掉，管束内部结垢现象无法清除，且由于管束材质原因，经化学清洗效果也不明显，通过清洗回装后该机组二级风温维持在47～49℃运行（接近报警值49℃运行），待备件到货后，采取更换管束的方式彻底消除机组级间风温高的隐患，车间继续执行机组管控方案，如二级风温接近报警值时，首先联系循环水供水单位降低水温，汇报相关领导，如风温继续上升时至52℃时（联锁值54℃）切换备用机组。

3.3 持续开展“三个关注”管住振动波动隐患

针对2020年该机组发生的4起二级振动异常波动情况，虽然确定了是由仪表探头误动造成振动的波动，但在10个月内连续发生相似情况，说明造成振动探头检测异常的原因还未彻底消除，从探头拆检及校验结果发现，存在外部原因造成探头检测部位损伤和干扰，根据探头安装部位在二级气封、油封之间，根据探头拆出后有破损和杂质情况，同时对比其他机组由于该机组仪表气源无过滤器，不排除有杂质进入影响探头检测区域，影响机组检测部位感应情况造成振动的波动。建议在下次检修期间在该机组仪表气源阀后安装仪表气源精密过滤器，提高气源洁净度并进行效果验证，同时检查机组油封完好情况，根据检查情况进行必要的备件更换，提高振动探头部位清洁度。

4 结语

根据机组检修离散数据分析，坚持开展机组预知维修，总结机组检修规律，查找离心压缩机组最佳维护保养周期，避免过度维修，提高精细设备管理水平；坚持开展“三个关注”工作法，对异常状态、机组趋势、关键参数变化时刻保持警惕，对机组存在的故障隐患，分析存在问题，从成本最低，最便于维护，检测元件日常使用故障率低等方面选择最佳解决方案，降低设备故障风险，保障设备精益运行；同时日常维护方面制订专门的机组隐患管控方案，精准操作保障机组长周期运行，从而实现年度关键机组非计划损工时间完成达标，保障炼油装置供风可靠。