劉寶斌

大連石油化工建筑安裝工程總公司 大連市

公司新建一套空分裝置，設(shè)計氮?dú)猱a(chǎn)量8000m3/h，3MSGE-5RC/30型氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)組由離心壓縮機(jī)和3臺冷卻器組成。設(shè)備主要原料來自于分餾塔塔頂部得到的高純度（0.085MPa）氮?dú)猓?jīng)復(fù)熱后通過3臺級間冷卻器壓縮為1.6MPa氮?dú)膺M(jìn)入高溫透平膨脹機(jī)，由氮?dú)庠谂蛎洐C(jī)中等熵膨脹所制取的冷量再打入分餾塔。在正常運(yùn)行中，設(shè)備為透平膨脹機(jī)提供高壓循環(huán)氮?dú)?。氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)組投用2個月后，級間冷卻器溫度升高，停工后對級間冷卻器芯子進(jìn)行清洗，開工后冷卻效果仍然不良，2013年2月級間冷卻器溫度超高報警，公司決定對3臺級間冷卻器進(jìn)行搶修。

一、主要技術(shù)參數(shù)

1.3 MSGE-5RC/30型氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)

處理能力540Nm3/min，進(jìn)/出口壓力0.085MPa/1.6MPa，工作介質(zhì)為氮?dú)猓~定功率3610kW，額定電流401A，潤滑油采用KTG46抗磨燃?xì)廨啓C(jī)油。

2.級間冷卻器主要技術(shù)參數(shù)

3臺級間冷卻器的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

二、主要結(jié)構(gòu)特征

1.3 MSGE-5RC/30型

3MSGE-5RC/30型氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)為雙軸三級離心壓縮機(jī)，由機(jī)身、曲軸、連桿、十字頭體、氣缸、活塞、活塞桿、填料、刮油環(huán)、氣閥、冷卻器、油箱等主要零部件組成。油箱與壓縮機(jī)連為一體，主油泵連接在壓縮機(jī)側(cè)的大齒輪軸上，另有電機(jī)驅(qū)動的輔助油泵。

表1 級間冷卻器參數(shù)

2.級間冷卻器

級間冷卻器是為氮?dú)鈮嚎s機(jī)配套使用的換熱容器。3MSGE-5RC/30型氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)有3臺級間冷卻器，共分為3級冷卻，根據(jù)3MSGE-5RC/30型氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，級間冷卻器均為散熱片式冷卻器。一級冷卻器安裝在一級氣缸和二級氣缸之間，進(jìn)氣口用法蘭與一級氣缸排氣口連接，排氣口用法蘭與二級氣缸吸氣口連接。二級冷卻器安裝在二級氣缸和三級氣缸之間，進(jìn)氣口用法蘭與二級氣缸排氣口連接，排氣口用法蘭與三級氣缸吸氣口連接。三級冷卻器進(jìn)氣口法蘭與三級氣缸排氣口連接，排氣口法蘭接在出氣管，出氣管連接在高溫透平膨脹機(jī)（圖1）。冷卻器由外殼和芯子兩部分組成，外殼用鋼板焊接而成，內(nèi)部的芯子形式如圖2所示，芯子由散熱片和銅管組成，為了保證密封，在芯子的頂端和芯子滑道處用Y形密封板密封（如圖2位置所示）。高溫的氮?dú)庠诠荛g與散熱片間流動，低溫的循環(huán)水在管內(nèi)流動，以達(dá)到換熱的目的。

圖1 級間冷卻器平面圖

圖2 級間冷卻器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

三、工作原理

1.3 MSGE-5RC/30型氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)

氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)是通過電機(jī)直接驅(qū)動，當(dāng)活塞由外止點(diǎn)向內(nèi)止點(diǎn)開始移動時，蓋側(cè)的吸氣閥打開，氮?dú)馕藲飧?。?dāng)活塞由內(nèi)止點(diǎn)向外止點(diǎn)返回移動時，吸氣閥關(guān)閉，氣缸內(nèi)氮?dú)鈮嚎s而壓力升高。當(dāng)壓力超過排氣閥外氮?dú)鈮毫r，排氣閥打開，壓縮氮?dú)忾_始排出。當(dāng)活塞到達(dá)外止點(diǎn)時，排氣完畢，到此完成一個工作循環(huán)。氮?dú)饨?jīng)過一級氣缸壓縮，再經(jīng)一級冷卻器冷卻后，進(jìn)入二級氣缸。同樣，一級壓縮氮?dú)膺M(jìn)入二級氣缸后，再次完成一個工作循環(huán)，然后二級壓縮氮?dú)馑腿攵壚鋮s器后，進(jìn)入三級氣缸。同樣，二級壓縮氮?dú)膺M(jìn)入三級氣缸后，再一次完成一個工作循環(huán)，將氮?dú)馑腿肴壚鋮s器。如此，活塞重復(fù)往復(fù)運(yùn)動，則不斷地排出壓縮氮?dú)狻?/p>

2.級間冷卻器

設(shè)備運(yùn)行過程中，壓縮機(jī)壓縮后的高溫氮?dú)庠诶鋮s器的管束與散熱片間流動通過，同時冷卻循環(huán)水在管內(nèi)流動帶走熱量，達(dá)到冷卻壓縮氮?dú)獾淖饔?。?jīng)過冷卻器的熱交換，可使高溫氮?dú)饫鋮s到54℃以下，不僅降低了二級與三級吸氣溫度和排氣溫度，而且能減少壓縮機(jī)的能耗。

四、搶修方案

停機(jī)且斷開電源后對間級冷卻器進(jìn)行拆卸，發(fā)現(xiàn)級間冷卻器的管束內(nèi)結(jié)垢，Y形密封板有老化跡象。水質(zhì)不好導(dǎo)致銅管內(nèi)壁結(jié)垢，造成冷卻效果不好。如果Y形密封板老化，芯子與殼體有間隙，氮?dú)饩腿菀撞唤?jīng)過管束和散熱片流動，而從芯子與殼體的間隙走短路，同樣會造成氮?dú)饫鋮s效果不好。最后決定對級間冷卻芯子清洗，更換所有的用于密封的Y形密封板。

五、級間冷卻器搶修的實施

1.芯子的抽裝

首先拆除循環(huán)水線、水處理設(shè)備組件及管箱法蘭螺栓，然后抽取芯子。拆卸管箱法蘭螺栓時，盡可能多的將螺栓從殼體法蘭絞絲孔內(nèi)旋出并抽出螺柱，拆卸至剩余上下左右4根螺栓時，用天車吊吊住管箱，拆卸剩余的4根螺栓。用同樣的方法拆除外頭蓋。吊裝管箱及外頭蓋時要吊平，保證其密封面不因受外力而損壞，并且注意保護(hù)芯組及殼體的防腐涂層，拆卸的零部件做好標(biāo)識。

芯子抽裝方法見圖3，用細(xì)鋼絲繩從芯子的一頭銅管中穿過，再從另一頭對稱位置銅管穿回，用繩卡鎖住形成閉環(huán)繩索，在兩頭管板處用木方墊在繩索和管板之間，以防鋼絲繩破壞銅管的脹接接頭。利用叉車做錨固點(diǎn)，人工用導(dǎo)鏈慢慢將芯子抽出殼體，在此過程中用手動液壓叉車托起芯子保持適當(dāng)高度，以便順利抽出芯子。從圖2可以看到芯子的下面有滾輪和滑道，芯子抽取過程中很省力。芯子安裝的過程與抽出過程相反，需要注意的是在安裝前要清理管箱、外頭蓋及浮頭蓋內(nèi)外表面的污垢、雜質(zhì)及殘留密封膠。應(yīng)保證殼體內(nèi)部清潔干凈，殼體底端的滑道、管箱及浮頭蓋的內(nèi)表面，均應(yīng)徹底清潔，以防雜質(zhì)帶到氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)中。

2.芯子的清洗

圖3 級間冷卻器芯子抽裝示意圖

把芯子運(yùn)到清洗場地放置已制做好的鋼制清洗池中，首先用風(fēng)將鋁翅片的浮灰吹掉，然后將芯子放到用“LX-CO35空調(diào)鋁翅片清洗劑”配置好的溶劑中浸泡數(shù)小時，除垢結(jié)束后，把芯子放到清水池中洗凈，最后用風(fēng)吹干運(yùn)到安裝現(xiàn)場。在安裝現(xiàn)場用壓縮風(fēng)對芯子又吹數(shù)小時，用手紙來檢驗鋁翅片中是否帶水，這樣的檢驗很重要，如果帶水安裝就會給氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)帶來很大的破壞。

3.Y形密封板的安裝

Y形密封板的材料為硅橡膠，有一定韌性，安裝在長方體芯子頂端平面ABCD的對角線CB和長方體底端平面EFGH中心線上（如圖3所示）。安裝前為了芯子能順利安裝，將Y形密封板與金屬接觸面涂上滑石粉。上端Y形密封板是由兩塊壓板夾在焊接在殼體對角線CB的固定板條上，下端Y形密封板也是有兩塊壓板夾在焊接在芯子上的固定板條上，均有單頭M2×6mm的螺釘連接，鎖緊螺母的安裝方向要求在氮?dú)馊肟趥?cè)，這點(diǎn)也非常重要，并且螺栓、螺母處用RTV732硅膠粘接。第三級級間冷卻器用于安裝Y形密封板的對角線CB固定板條上沒有螺栓眼，將Y形密封板涂上RTV732硅膠直接粘貼在固定板條上，用50mm等邊角鋼壓在Y形密封板上，使Y形密封板穩(wěn)固在角鋼與固定板之間，下面用鋼管做支撐，待其密封膠固化后，即可撤掉支撐。

4.零部件的安裝

在安裝管箱和頭蓋前要修剪整齊長出部分的Y形密封條端部，打密封膠安裝滑道端部的密封墊。所有墊片安裝均在墊片兩側(cè)不間斷涂抹密封膠，三級出口冷卻器固定管板與殼體側(cè)帶有O形圈密封槽，加入O形橡膠圈后要正常加入墊片。回裝的螺栓、螺母螺紋表面均勻涂抹潤滑劑，保證旋入鉸絲孔內(nèi)的螺栓長度，必要時加鎖緊螺母輔助。螺栓分級多次緊固，螺栓的緊固至少應(yīng)分3次進(jìn)行，每遍起點(diǎn)應(yīng)相互錯開120°。所有零部件安裝后，回復(fù)循環(huán)水線、水處理設(shè)備組件。

六、開工運(yùn)行效果

此次搶修從停機(jī)、再開機(jī)到出合格氮?dú)猱a(chǎn)品，原計劃用114h，實際僅用了63h，其中級間冷卻器的拆按與清洗僅用了56h，開機(jī)到氮?dú)夂细癫⒕W(wǎng)僅用了7h，當(dāng)時電機(jī)的最大振動0.3mm/s，瓦軸的最大振動0.5mm/s，三級出口壓力1.53MPa，氮?dú)庋h(huán)壓機(jī)機(jī)二級出口溫度53℃，溫度低于報警值上限（54℃），溫度指標(biāo)達(dá)到預(yù)期目的。