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老司机案例分析循环氢压缩机排气温度高,可以说很到位

  【中国压缩机网】石脑油加氢装置循环氢压缩机C-2001A/B机组为固定水冷、一级、对称平衡型无油润滑往复活塞式压缩机,由同步电动机、机身、气缸曲柄轴、十字头销、十字体、活塞杆等零部件组成,由直接装在主轴上的同步电动机驱动。
 
  循环氢压缩机C-2001A/B机组规格型号为DW-11/15-25,额度流量为11.0Nm3/min,额度吸气压力为1.5MPa,额度排气压力为2.5MPa,其作用为石脑油加氢装置反应系统用的循环氢增压循环,一备一用。
 
老司机案例分析循环氢压缩机排气温度高,可以说很到位
 
机组运行状况及故障统计
 
  石脑油加氢装置循环氢压缩机C-2001A/B自2016年5月15日投运以来,机组多次发生排气温度高故障,导致机组频繁切换和维修频次高,操作人员和检维修人员劳动强度大,严重影响装置的长周期、安全平稳运行。
 
老司机案例分析循环氢压缩机排气温度高,可以说很到位
 
  从上表2分析可以看出,在近2年多的装置生产过程中,循环氢压缩机共发生故障10台次,都与机组排气温度高报警故障有关,造成2台机组频繁切换运行。
 
机组排气温度高原因分析
 
  现以某司石脑油加氢装置循环氢压缩机出现的几起排气温度高案例为例,分析循环氢压缩机排气温度高故障原因。
 
  案例一:操作系统工况波动,导致机组压缩比增大,排气温度快速上升,报警故障。
 
  (1) 事件描述
 
  2017年8月15日15:25,加氢反应器R-2001压差大,催化剂结焦堵塞,造成循环氢压缩机C-2001A/B出口至反应器入口管路憋压,压缩机出口压力升高,而反应器出口到循环氢压缩机C-2001A/B入口管路因反应器床层结焦堵塞,循环氢量极致降低。虽然系统有新氢补氢,但短期还是造成压缩机入口压力降低。其中压缩机出口压力不断上升超过2.75MPa(高报警设计值2.75MPa,安全整定压力2.75MPa),导致安全起跳。入口压力降到1.1MPa左右,小于低报警设计值1.35MPa,机组排气温度升高特别快,排气温度高报警,导致紧急停车处理。
 
  (2) 原因分析
 
  我们知道,往复式压缩机的排气温度可按绝热压缩计算,吸入温度越高,压缩比越大,排气温度越高。氢压机的输送介质来自于石脑油加氢装置,因加氢反应器R-2001催化剂结焦堵塞,造成循环氢压缩机C-2001A/B出口管路憋压,而压缩机出口压力由系统压力决定,导致压缩机出口压力升高,达到2.7MPa(正常值2.3~2.5MPa,高报警设计值2.75MPa)。而循环氢量极致降低,造成压缩机入口压力降低,为1.1MPa(低报警设计值1.35MPa,正常值1.5MPa)。由式可知,压缩比增大,排气温度升高。
 
  案例二:气阀故障,机组排气温度高报警,机组被迫停机处理。
 
  (1) 事件描述
 
  2016年8月20日15:30,中控主操巡检发现循环氢压缩机C-2001A机组左右气缸排气温度高报警,左气缸排气温度110 ℃、右气缸排气温度109 ℃,且温度趋势不断上升,排气量也不断降低。为了满足生产需要及安全生产,z*后被迫停机切换备用机组。8月21日,机组置换合格后,达到检修条件,生产移交,机修维保对机组进行检修。
 
  (2) 原因分析
 
  从检修的情况看,造成这次压缩机排气温度高故障的主要原因是气阀故障,气阀泄漏或损坏串气。主要表现为阀片、阀座上堆积较多的催化剂粉尘、油泥、积碳较多,导致气阀阀片、弹簧腐蚀,阀片、弹簧断裂严重,同时机组带液,形成液击,阀座液击断裂。从而导致气阀故障致机组在生产运行过程中出现排气温度高,排气量降低。
 
  因此,根据检修的情况分析,结合机组实际的运行工况,造成循环氢压缩机C-2001A气阀故障原因具体主要有以下几点:
 
  1)装置加工高硫油,循环氢中H2S含量高(在装置生产过程中对循环氢定期取样分析,循环氢H2S含量在10000-15000ppm),循环氢高浓度的H2S加速气阀弹簧、阀片腐蚀断裂。对气阀进行拆检发现进气阀弹簧断裂、阀体内积累较多杂质、阀片断裂等。
 
  2)循环氢中携带的催化剂粉尘较多。催化剂粉尘会积聚在气阀阀片、阀座上形成油泥、积碳,堵塞气阀的流通面积,影响阀片的启闭,阀片弹簧受力不均,长期处在较高的交变应力工况下工作,容易造成阀片、弹簧断裂。
 
  3)介质循环氢气中夹带液体组分。生产上循环氢气虽然经过循环氢分液罐进行分离,但仍带有少量较轻的液体组分,同时生产上的操作波动将会使液体组分进一步增加。从而使压缩机吸入的氢气带液,对气缸及气阀产生液击。机组在生产运行过程中带液运行,形成液击,极易造成气阀阀片、弹簧、阀座损坏或断裂,导致气阀故障,同时因液体难压缩,机组带液运行存在严重的安全隐患。
 
  4)弹簧因质量问题或疲劳断裂,平衡力不均,气阀弹簧损坏会引起气阀阀片断裂,其后果又进一步加速阀座的损坏。
 
  5)进口过滤器滤网脱落,输送介质不净。输送介质含有粉尘、油泥等,在气阀表面,特别是气阀阀片及阀座密封面形成结焦,易造成密封面的腐蚀和刮痕损坏,导致气阀被卡住或垫住,造成气阀泄漏,很容易造成气阀和弹簧断裂,及阀座损坏。
 
活塞式压缩机排气温度高原因
 
  根据对循环氢压缩机机组近2年来生产运行故障原因分析,结合现场检修情况看,导致往复活塞式压缩机排气温度高的原因主要集中在以下几点:
 
  (1)操作系统工况波动,导致机组压缩比增大,排气温度升高。
 
  当进气压力过低或排气压力过高时,压比增大,会导致排气温度升高。当进气温度过高时,排气温度亦会升高。压缩机运转过程中,有时会因为压缩机上游或下游其它装置原因或工艺原因导致压缩机进气、排气的压力异常,从而导致排气温度升高。而当压缩机上游或级间冷却器冷却效果不佳时,会导致压缩机进气温度过高,从而导致压缩机排气温度升高。
 
  (2)气阀泄漏串气,导致机组排气温度升高。
 
  工况介质催化剂粉尘多,在气阀上积聚油泥、积碳,导致气阀阀片、弹簧腐蚀、磨损、断裂;机组带液,气阀阀座液击断裂,阀泄漏串气,导致机组排气温度升高。如排气阀出现泄漏,在吸入过程中,处于气缸排气腔的高温气体会通过排气阀吸入到气缸中,导致气缸内吸气侧温度升高。当压缩过程中,被吸入气缸的高温气体被再次压缩,在压缩机数次工作循环过程中,有一部分气体被循环多次压缩,使之温度累积上升。如下一级吸气阀出现泄漏,将导致下一级吸气量减少而导致本级排气压力升高,压比变大,排气温度升高。同时气阀片与阀座密封不良或损坏时,气阀也存在泄漏,同样会造成排气温度异常升高。
 
  (3)活塞环磨损或气缸壁磨损泄漏。
 
  活塞环是密封气缸镜面和活塞间缝隙用的零件,同时还起布油和导热的作用。如果活塞环磨损过大,活塞环泄漏、失效,在压缩过程中,高压侧的高温气体泄漏至低压侧,导致气缸内吸气侧温度升高。当活塞反向运动时,原吸气侧的气体被再次压缩,而高压侧的高温气体又再次泄漏至低压侧,在活塞数次工作循环过程中,排气温度将会累积上漏。
 
老司机案例分析循环氢压缩机排气温度高,可以说很到位
 
  (4)气缸及冷却器等冷却系统冷却效果差。
 
  气缸通水冷却其主要目的是使用冷却水带走活塞环、支撑环与气缸壁之间产生的摩擦热,当气缸夹套、中间冷却器和冷却水管路积垢堵塞严重,如图,冷却水流通不畅,降低了传热效果,产生的摩擦热将影响缸内的吸、排气温度,导致排气温度异常升高。
 
解决措施
 
  针对循环氢压缩机C-2001A/B在生产运行期间存在的问题,及对这些故障原因进行的分析,对往复活塞式压缩机排气温度高故障,我们应该采取以下解决措施。
 
  (1)应该加强生产工艺工况的操作和管理,做到平稳、安全操作,防止因工况的波动,导致压缩机组进出口压力、温度等工艺条件的变化,造成压缩机压缩比增大,机组排气温度升高。
 
  (2)针对现工况循环氢含H2S高腐蚀的问题,对原来的气阀进行重新设计,采用耐H2S腐蚀的PEEK气阀,对气阀(含阀片、阀座、弹簧)进行材质升级,选择耐H2S腐蚀的材质。阀片材质升级选用PEEK;气阀弹簧材质选用17-7PH进口钢丝;为了能使整套气阀抵抗H2S腐蚀,对阀盖、阀座、弹簧、垫片等部件采取表面非晶态处理措施,喷涂耐高温的防腐涂层,如表所示。
 
  (3)对机组带液和粉尘问题,在循环氢分液罐增加丝网除沫气,在压缩机吸入管路上增加一台旋风分离器。对循环氢中携带的少量液体、催化剂粉尘进一步分离,减少循环氢中的液体夹带和催化剂粉尘,改善气阀工况。同时打开进口过滤器检查,更换损坏的过滤器滤芯,并选用耐H2S腐蚀的材质,选择不锈钢316。要定期检查机组进口管线Y型过滤器滤芯滤网是否腐蚀脱落,过滤器是否堵塞,进行清理。
 
  (4)要定期对机组冷却器、气缸夹套和冷却水管路系统进行清洗,确保冷却水系统的畅通,提高冷却器、气缸夹套的换热效果。做好循环水系统的平稳运行,控制调节循环水温度不超过21~22℃,循环水压力不低于0.38MPa。确保冷却水系统的畅通。同时定期检查机组进口管线Y型过滤器滤芯滤网是否腐蚀脱落,过滤器是否堵塞,进行清理。
 
  (5)压缩机在大修和装置检修后,要严格按规程对所属管线逐条进行吹扫、置换。在进行机组检修时,要严格按照《SHS 01020-2004活塞式压缩机维护检修规程》进行检修和验收,把控好检修质量。
 
  (6)加强机组的管理工作,做好机组的日常维护保养和定期维护保养工作,成立公司级的大型机组的特护工作,岗位操作人员要严格按照设备安全操作规程操作。

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