武志光

（內(nèi)蒙古伊泰煤制油有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

1 運(yùn)行狀態(tài)簡介

自2011年8月K－6101A／B壓縮機(jī)（規(guī)格型號 為 4M50－199／23.3－32－BX）入 口 壓 力 提 高 到2.8MPa（最高時(shí)達(dá)2.88MPa）以上運(yùn)行以來，發(fā)生多次泄漏事故，運(yùn)行狀態(tài)極不穩(wěn)定，存在極大安全隱患。為此，合成油車間為確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，積極應(yīng)對，不斷摸索改進(jìn)，優(yōu)化工況，檢維修設(shè)備，提高設(shè)備運(yùn)行能力。如改善加固管道支撐，入、出口緩沖罐試裝孔板（加裝孔板后目前上述缺陷位置還未出現(xiàn)泄漏，振動(dòng)有所下降，但振動(dòng)仍偏大，振動(dòng)問題無根本改觀）。目前，車間每天定點(diǎn)測振，每兩周定期對焊縫進(jìn)行探傷檢測，及時(shí)調(diào)整設(shè)備檢維修周期（中修根據(jù)運(yùn)行實(shí)際即時(shí)進(jìn)行），擴(kuò)大檢測項(xiàng)目、內(nèi)容和頻次（如小修增加氣閥、法蘭螺栓、支吊架、入口濾芯檢查等），力保設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。

設(shè)備及管道存在如下隱患。

（1）K－6101A／B壓縮機(jī)4臺(tái)入口緩沖罐法蘭接管焊縫出現(xiàn)裂紋泄漏（2011年5月依據(jù)工況將原設(shè)計(jì)2.57MPa入口緩沖罐更新為3.52MPa的），已反復(fù)補(bǔ)焊多次。

（2）出口緩沖罐排污導(dǎo)淋接管焊縫斷裂泄漏，以及旁路水冷器管箱封頭入口法蘭接管焊縫泄漏。

（3）壓縮機(jī)入口過濾器濾芯和入口分液罐絲網(wǎng)除沫器絲網(wǎng)損壞。

（4）補(bǔ)H2管線與循環(huán)氣管線碰口焊縫開裂泄漏，需補(bǔ)焊。

（5）壓縮機(jī)出口安全閥多次啟跳。

2 原因分析

（1）氣流脈動(dòng)引發(fā)的管道振動(dòng)所致。此振動(dòng)是由往復(fù)式壓縮機(jī)本身固有的工作特點(diǎn)，吸、排氣間歇性和周期性而引起的，超壓超負(fù)荷運(yùn)行加劇了振動(dòng)。

（2）由于原始管路安裝時(shí)進(jìn)氣管道不對稱，自身缺陷誘發(fā)壓縮機(jī)和管路振動(dòng)，和管路支撐不合理之因素疊加，導(dǎo)致管路振動(dòng)加劇，對管路及設(shè)備造成損壞。

上述兩方面的原因再加之工藝生產(chǎn)近階段負(fù)荷較大，從而使系統(tǒng)壓力不斷提高，壓縮機(jī)循環(huán)氣量越來越高（其中有前段時(shí)期反應(yīng)器過濾管堵塞、泄漏原因，近期發(fā)生的在開車過程中出現(xiàn)的反應(yīng)器進(jìn)氣分布管堵塞），這些因素共同作用，加大且加速了設(shè)備或管路特別是焊縫處的疲勞，加劇了由于原始安裝形成的一次應(yīng)力以及由壓力變化產(chǎn)生振動(dòng)形成的二次應(yīng)力的綜合作用，使法蘭接管處逐漸發(fā)生無法恢復(fù)的永久性塑性變形，從而導(dǎo)致接管焊縫附近熱影響區(qū)疲勞而斷裂。隨著斷裂次數(shù)（入口緩沖罐接管焊縫處已切割、打磨、返修補(bǔ)焊3次，熱影響區(qū)材料組織晶粒越來越粗大和不均勻，內(nèi)應(yīng)力也越來越大）的增加和時(shí)間的推移，該管系（或設(shè)備）塑性變形越來越大，在管路接管焊逢熱影響區(qū)出現(xiàn)的裂紋會(huì)越來越多，也就是說斷裂泄漏會(huì)越來越多。超壓的隱患也越來越大（對壓縮機(jī)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)部件如連桿、十字頭、軸瓦和電機(jī)定子繞組等的損壞也成級數(shù)增加，其結(jié)構(gòu)和性能損壞程度目前尚未知），嚴(yán)重者可能發(fā)生著火、爆炸，甚至人身傷害事故。

3 采取的措施

（1）請公司外委壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造單位（沈陽氣體壓縮機(jī)公司）專業(yè)人員充分評估、詳盡核算目前狀態(tài)下壓縮機(jī)的強(qiáng)度等各項(xiàng)性能指標(biāo)（K－6101B機(jī)氣缸出口加節(jié)流孔板，氣缸內(nèi)壓力達(dá)3.6MPa），確認(rèn)管系結(jié)構(gòu)布局、支撐等，力爭用最簡單的辦法和最小的投資取得較明顯的效果。

（2）優(yōu)化工況，穩(wěn)定操作。實(shí)踐證明，降低操作壓力可明顯改善壓縮機(jī)的振動(dòng)，建議壓縮機(jī)入口壓力不大于2.8MPa。

（3）設(shè)備更新改造，加大入口緩沖罐的容積或改變?nèi)肟诰彌_罐進(jìn)氣位置；改入口進(jìn)氣管路為對稱位置，并加粗進(jìn)氣管；90°直角彎頭改為135°彎頭。

目前，在入口緩沖罐入口法蘭、氣缸與出口緩沖罐連接法蘭處分別加φ480／φ200×4mm和φ370／φ150×4mm（其中，K－6101B機(jī)出口緩沖罐孔板后擴(kuò)孔至φ225mm）、材質(zhì)為304的不銹鋼孔板，此舉雖然從表面看對振動(dòng)有一定的緩解（具體見表1詳細(xì)數(shù)值），但副作用是，加孔板導(dǎo)致入、出口阻力大，主電機(jī)負(fù)荷急劇上升，電流由原來的260A上升到360A，電機(jī)定子繞組溫度由70℃上漲至100℃，從而導(dǎo)致電機(jī)非驅(qū)動(dòng)端軸瓦溫度由原來最高（夏季）62℃上漲到現(xiàn)在76℃。但就個(gè)人理解認(rèn)為，加孔板是針對原設(shè)計(jì)或原始安裝中存在的缺陷引起機(jī)組或管路振動(dòng)所采取的措施，有一定的效果，但不是控制或解決振動(dòng)的絕對有效措施。單就超壓（或超負(fù)荷）而言，此舉對緩解振動(dòng)就本質(zhì)上來講意義不大，因?yàn)?，只要把壓力控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，振動(dòng)明顯好轉(zhuǎn)。所以，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中應(yīng)盡可能控制適當(dāng)?shù)呢?fù)荷，避免超溫、超壓。另據(jù)估算，6000V／3800kW／423A電機(jī)現(xiàn)在的耗電費(fèi)用，比未加孔板時(shí)日平均消耗電量多1萬多元，況且對電機(jī)本身性能和壽命的影響或隱患尚不清楚。

以K－6101B為例，不同情況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同情況下的運(yùn)行數(shù)據(jù)

由此三種狀態(tài)的數(shù)據(jù)分析對比可以看出，在壓縮機(jī)入、出口壓力相同，流量有變化時(shí)，出口緩沖罐不裝孔板時(shí)，主電機(jī)電流為278A，最??；入、出口都裝孔板時(shí)，主電機(jī)電流為345A，最大；出口孔板擴(kuò)孔后的電流居中。各狀態(tài)下管道測點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)值無較大變化。因此，建議將現(xiàn)A機(jī)緩沖罐出口孔板擴(kuò)孔至φ225mm試運(yùn)行，既維持目前工藝生產(chǎn)需求，又確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，不致造成損壞。

（4）由于裝置循環(huán)量的加大，對壓縮機(jī)入口分液罐D(zhuǎn)－6113影響也很大，分液罐設(shè)計(jì)有效容積42.9m3，導(dǎo)致罐內(nèi)上部絲網(wǎng)除沫器金屬網(wǎng)損壞，金屬絲被吸入壓縮機(jī)的吸氣閥，帶到氣缸內(nèi)、甚至排氣閥，從而損壞進(jìn)、排氣閥（圖1）以及氣缸鏡面，加大檢修工作量，也加大了備品備件的損耗，增加了費(fèi)用。同樣，由于負(fù)荷的加大，直接導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件磨損加劇，主軸瓦、大小頭瓦以及十字頭均出現(xiàn)嚴(yán)重磨損和損壞，見圖2。對壓縮機(jī)出口安全閥密封也造成不同程度的損壞（拆檢校驗(yàn)壓縮機(jī)出口安全閥時(shí)，發(fā)現(xiàn)有硬顆粒狀物，使安全閥閥芯密封面有點(diǎn)狀凹坑損壞點(diǎn)，后經(jīng)車床加工修復(fù)回裝）。依據(jù)壓縮機(jī)出口緩沖罐設(shè)計(jì)壓力為3.52MPa，以及根據(jù)壓力容器和管道用安全閥的整定壓力極限偏差之規(guī)定，整定壓力允許有±3%的偏差，依此計(jì)算，安全閥3.52MPa的整定壓力下偏差值為3.4144MPa。建議壓縮機(jī)出口壓力最大不超過3.42MPa運(yùn)行，確保安全閥狀態(tài)良好，確保系統(tǒng)其他壓力容器和壓力管道安全。

（5）在效益和產(chǎn)量與設(shè)備安全沖突時(shí)，效益和產(chǎn)量要服從安全。只有在確保設(shè)備安全、穩(wěn)定的前提下，才有穩(wěn)定的產(chǎn)量和良好的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1 氣閥損壞照片

圖2 大頭瓦磨損照片