循環(huán)氣壓縮機(jī)啟機(jī)故障分析及處理措施

1、循環(huán)氣壓縮機(jī)啟機(jī)故障分析及處理措施Hans Journal of Chemical Engineering and Technology化學(xué)工程與技術(shù) , 2021,6(6), 129-133 Published Online November 2021 in Hans.Start up Failure Analysis and Treatment Measure of Circulating Air CompressorZhibao Yin1, Junpin Wang1, Wei Zhang212th th thReceived: Oct. 17, 2021; accepted: Nov.

2、6, 2021; published: Nov. 9, 2021Copyright 2021 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).Methanol to Olefins Branch, Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co. Ltd., Yinchuan NingxiaResearch and Development Division, Sh

3、enhua Ningxia Coal Industry Group Co. Ltd., Yinchuan NingxiaOpen AccessAbstractCirculating air compressor appears the problem of failure frequently at the early stage of commis-sioning and operation. Proceedings from process, equipment, electrical instrumentation and self- control etc., effectively

4、solve all kinds of faults and improve the reliability of the equipment operation.KeywordsCirculating Air Compressor, System Failure, Process Parameters, Treatment Measures循環(huán)氣壓縮機(jī)啟機(jī)故障分析及處理措施殷志寶 1，王軍平 1，張 偉 212收稿日期： 2021年 10月 17日；錄用日期： 2021年 11月6日；發(fā)布日期： 2021年 11 月 9 日神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制油化工烯烴分公司，寧夏 銀川 神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤制

5、油化工 研發(fā)中心，寧夏 銀川摘要循環(huán)氣壓縮機(jī)在調(diào)試和運(yùn)行初期，頻繁出現(xiàn)故障停機(jī)等問題。主要從工藝，設(shè)備，電 氣儀表及自控等方文章引用 : 殷志寶 , 王軍平 , 張偉. 循環(huán)氣壓縮機(jī)啟機(jī)故障分析及處理措施 J. 化 學(xué)工程與技術(shù) , 2021, 6(6): 129-133.殷志寶 等面進(jìn)行改良，有效解決了各類故障，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠程度。關(guān)鍵詞循環(huán)氣壓縮機(jī)，系統(tǒng)故障，工藝參數(shù)，處理措施1. 引言甲醇制丙烯(MTP)裝置運(yùn)行過程中，當(dāng) DME/MeO進(jìn)料的總轉(zhuǎn)化率低于 95%寸，MTP反應(yīng)器催化劑必須再生。再生過程用氧氣 /氮?dú)饣旌先紵?，燒去催化劑上積碳，再生時(shí)所有 再生氣全部排放大氣。工藝技

6、術(shù)人員對(duì) MTP裝置催化劑燒焦再生系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，采用“氮?dú)庋h(huán)再生催化劑技術(shù)，在MTP裝置增設(shè)氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)，將再生廢氣循環(huán)利用，不僅縮短了催化劑的再生時(shí)間，再生效果良好，而且極大地降低了再生運(yùn)行費(fèi)用。2. 機(jī)組主要設(shè)計(jì)參數(shù)甲醇制烯烴工程循環(huán)氣壓縮機(jī)組采用 EZ100-3+3 離心式壓縮機(jī)組，由離心式壓縮機(jī)、 電動(dòng)機(jī)、齒輪箱、膜片聯(lián)軸器等組成，同時(shí)配套了自控系統(tǒng)、電控系統(tǒng)及潤滑油系統(tǒng)。機(jī) 組布置形式如圖 1 所示。該系列離心式壓縮機(jī)組具有運(yùn)行平穩(wěn)、可靠、效率高等特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。3. 機(jī)組停機(jī)情況該離心式壓縮機(jī)在調(diào)試和運(yùn)行初期，頻繁出現(xiàn)故障停機(jī)等問題，主要由工藝、設(shè)備、 電氣儀表及自控

7、等原因引起的故障，故障停機(jī)情況見表 2所示1 2。4. 原因分析及處理措施4.1. 工藝系統(tǒng)故障及處理措施(1) 入口閥門開度過大壓縮機(jī)每次啟機(jī)前，要轉(zhuǎn)化到手動(dòng)狀態(tài)以檢查入口閥門開度是否正常，防止因閥門開 度過大，壓縮機(jī)啟動(dòng)電流過大而發(fā)生跳車。為了滿足在啟動(dòng)需求最小負(fù)荷的情況下，應(yīng)適 當(dāng)?shù)慕档蛦?dòng)電流。在此條件下，入口閥門開度由最初的20%逐步降至 5%，啟機(jī)延時(shí)時(shí)間由最初的 5 s 改至 38 s ，對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)電流及啟動(dòng)時(shí)間如表 3 所示。試驗(yàn)結(jié)果說明，入口閥門開度在5%以下，同時(shí)啟機(jī)延時(shí)時(shí)間延長至38 s 時(shí)，機(jī)組啟機(jī)很順利。入口閥門全關(guān)后，在啟機(jī)瞬間開始開入口閥，此時(shí)機(jī)組在 28 s 即

8、啟機(jī)成功， 運(yùn)行正常。因此，入口閥門開度過大導(dǎo)致機(jī)組啟動(dòng)負(fù)荷較大，因而啟動(dòng)電流較高且啟機(jī)后 開入口閥門過程中電流不降低，是啟機(jī)失敗的主要原因。同時(shí)，啟動(dòng)過程中電壓波動(dòng)或電 氣故障也影響壓縮機(jī)的啟機(jī)狀態(tài)與啟機(jī)時(shí)間。(2) 系統(tǒng)溫度低、背壓高壓縮機(jī)在啟機(jī)過程中，受系統(tǒng)溫度及背壓影響，啟機(jī)時(shí)間及啟機(jī)狀態(tài)有所不同。由于 該機(jī)組是在冬季開始試運(yùn)行，系統(tǒng)溫度低，出現(xiàn)了屢次啟機(jī)故障。針對(duì)此問題我們對(duì)工藝 流程進(jìn)行優(yōu)化，在壓縮機(jī)入口新增暖管線，來保證系統(tǒng)溫度不致太低，優(yōu)化機(jī)組啟機(jī)條件。 夏季環(huán)境溫度高時(shí)，系統(tǒng)溫度較高，相同條件下入口閥門開度也做出相應(yīng)調(diào)整。此外，系 統(tǒng)壓力對(duì)機(jī)組啟機(jī)影響也較大，啟機(jī)時(shí)應(yīng)通過前一

9、流程盡量降低系統(tǒng)壓力，優(yōu)化啟機(jī)條件。殷志寶 等Figure 1. Arrangement of EZ100 centrifugal compressor unit 圖 1. EZ100 離心 式壓縮機(jī)組布置形式Table 1. Design parameters of centrifugal compressor 表 1. 離心式壓縮機(jī)組設(shè) 計(jì)參數(shù)型號(hào) 制造單位 額定功率 /kw級(jí)數(shù) 形式 工作轉(zhuǎn)速 /rpm轉(zhuǎn)向 入口流量 m 3/min 入口壓力/Mpa出口壓力/Mpa入口溫度/C出口溫度/C軸 承耗油量 L/min 電機(jī)額定電流 /A 電機(jī)額定電壓 /VEZ100-3+3西安陜煽動(dòng)力股份7

10、675 6 級(jí) 離心式 5765從軸伸端看為順時(shí)針1480 0.1 0.7 65 90 260 550 10,000Table 2. Fault shutdown of centrifugal compressor unit表 2. 離心式壓縮機(jī)組故障停機(jī)情況序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15故障停機(jī)情況 單機(jī)試車過程中轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤DCS 未復(fù)位 齒輪箱振動(dòng)高高聯(lián)鎖 壓縮機(jī)各級(jí)軸振動(dòng)過高 電機(jī)徑向軸瓦溫度高高聯(lián) 鎖停機(jī)入口壓力低低聯(lián)鎖 啟機(jī)時(shí)間過短 啟動(dòng)時(shí)間過長 電氣跳閘 啟機(jī)電流超載 振動(dòng)延時(shí) 時(shí)間過短 入口閥開度過大 防喘振閥調(diào)整不及時(shí) SIS 系統(tǒng)聯(lián)

11、鎖停機(jī) 盤車裝置故障殷志寶 等Table 3. The starting status of different valve opening and time delay表 3.不同閥門開度及啟機(jī)延時(shí)時(shí)間下的啟動(dòng)狀況入口閥門開度 /% 啟機(jī)延時(shí)時(shí)間 /s 啟動(dòng)電流 /A 啟機(jī)時(shí)間 /s 啟機(jī)狀態(tài) 原因20 5 1021 5停止電氣跳閘15 10 999 10停止電氣跳閘12 20 996 20停止電氣跳閘7 28 980 28停止電氣跳閘5 35 961 35停止電氣跳閘5 38 960 32運(yùn)行 -0 38 963 38運(yùn)行 -4.2. 設(shè)備系統(tǒng)故障及處理措施(1)振動(dòng)過大該壓縮機(jī)組在啟機(jī)過

12、程中，初次啟動(dòng)時(shí)啟機(jī)時(shí)間較短約2 s即跳車，DCS上發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)各級(jí)軸振動(dòng)值過高，齒輪箱軸振動(dòng)值過高，導(dǎo)致壓縮機(jī)組振動(dòng)高高聯(lián)鎖停車。造成電機(jī) 或壓縮機(jī)振動(dòng)過大的原因有：電機(jī)與齒輪箱或齒輪箱與壓縮機(jī)對(duì)中不符合要求，軸承間隙 不適宜、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡，聯(lián)軸器故障或不平衡，油溫油壓不正常，壓縮機(jī)發(fā)生喘振， 儀表探頭故障，電氣元件故障、軸承不正常、動(dòng)靜部件安裝間隙不符合要求、轉(zhuǎn)子彎曲或 有裂紋等 3 。經(jīng)分析判斷，該機(jī)組在啟機(jī)過程中所有振動(dòng)值都升高，且潤滑油在啟動(dòng)過程中油溫控制在42C，油壓控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi) 0.23 MPa (設(shè)計(jì)油壓0.110.3 MPa)，油溫油壓均穩(wěn)定。 同時(shí)核對(duì)機(jī)組安裝的徑向與

13、軸向?qū)χ袛?shù)值亦在要求范圍內(nèi)，現(xiàn)場檢查亦未發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)及電 機(jī)無任何異常。經(jīng)電氣人員排查發(fā)現(xiàn)，啟機(jī)時(shí)短時(shí)間內(nèi)振動(dòng)過大即跳車的原因?yàn)橄到y(tǒng)啟機(jī) 振動(dòng)延時(shí)時(shí)間過短，系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間為 1 s ，將系統(tǒng)啟機(jī)振動(dòng)延時(shí)時(shí)間由 1 s 改至 5 s ，再 次啟機(jī)時(shí)解決了機(jī)組啟動(dòng)過程中振動(dòng)大的問題。(2) 電機(jī)徑向瓦溫度高機(jī)組在啟機(jī)過程中出現(xiàn)電機(jī)徑向瓦溫度異常，由47C開始逐漸升高，經(jīng)過約 3小時(shí)升高至聯(lián)鎖值90C，導(dǎo)致觸發(fā)聯(lián)鎖跳車。造成徑向瓦溫度升高的原因有：潤滑油油量缺乏或 中斷、油壓低，軸瓦間隙過小、潤滑油排泄量不夠充分，軸承進(jìn)油節(jié)流孔偏小、進(jìn)油量不 足，潤滑油溫度過高或潤滑油有雜質(zhì)、儀表探頭故障等 4 。經(jīng)分

14、析判斷，機(jī)組試車前潤滑油已分析合格具備試車條件，軸承進(jìn)油孔板開孔尺寸符 合設(shè)計(jì)要求，儀表 3 個(gè)測溫元件溫度值均同時(shí)升高，機(jī)組啟機(jī)后潤滑油供給正常，油溫 37C,油壓0.21 MPa均穩(wěn)定。初步判斷電機(jī)徑向瓦溫度高原因?yàn)闄C(jī)械故障，可能由軸瓦 安裝間隙過小所致。聯(lián)系機(jī)修人員拆開電機(jī)檢查軸瓦，測量軸瓦安裝間隙，發(fā)現(xiàn)軸瓦間隙 過小，只有0.15 mm,超出了設(shè)計(jì)要求 0.25 mm。調(diào)整徑向瓦間隙至 0.25 mm,安裝軸瓦進(jìn) 行啟機(jī)，電機(jī)徑向瓦溫度恢復(fù)正常。(3) 盤車裝置故障試車運(yùn)行過程中出現(xiàn)機(jī)組停機(jī)后盤車系統(tǒng)故障無法啟動(dòng)現(xiàn)象?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)盤車裝置 限位開關(guān)松動(dòng),限位開關(guān)未壓下,將限位開關(guān)壓下后

15、啟動(dòng)盤車機(jī)構(gòu),盤車裝置運(yùn)行正常。4.3. 電氣及自控系統(tǒng)故障及解決措施(1) 啟動(dòng)電流超載機(jī)組在啟機(jī)過程中屢次出現(xiàn)啟動(dòng)電流過大,導(dǎo)致其啟動(dòng)柜的保護(hù)裝置動(dòng)作,從而引起 跳車,顯示為啟動(dòng)器故障。這種情況根本上表達(dá)在壓縮機(jī)的入口閥門開度上,尤其是在冬 季環(huán)境溫度比擬低的情況下,殷志寶 等因空氣比重大,啟動(dòng)負(fù)荷相對(duì)增大所致。將入口閥門開度由20%調(diào)小至 12%后啟機(jī),電流在 33 s 后開始下降。(2) 振動(dòng)延時(shí)時(shí)間過短壓縮機(jī)在初次啟機(jī)過程中,振動(dòng)延時(shí)時(shí)間過短會(huì)導(dǎo)致啟機(jī)失敗。機(jī)組在啟機(jī)過程中短 時(shí)間內(nèi) (約 12 s) 所有振動(dòng)值均升高,振動(dòng)延時(shí)時(shí)間過短,機(jī)組軸系未來得及越過啟機(jī)瞬 間的高振動(dòng)值即停機(jī)

16、, DCS 顯示為電氣跳閘。(3) 啟機(jī)延時(shí)時(shí)間過短因?yàn)楸緣嚎s機(jī)電機(jī)啟動(dòng)為軟啟動(dòng)，如果從啟動(dòng)到由低壓轉(zhuǎn)換到高壓 ( 正常運(yùn)轉(zhuǎn)電壓 ) 狀態(tài)的時(shí)間過短，會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)柜低壓到高壓轉(zhuǎn)換不過來，從而引起跳車，顯示為啟動(dòng)器故 障。(4) 啟機(jī)延時(shí)時(shí)間過長機(jī)組在啟機(jī)過程中系統(tǒng)設(shè)定啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間為 5 s ，啟機(jī)時(shí)由于啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間過短，顯 示電氣啟動(dòng)器故障，啟機(jī)失敗。經(jīng)與壓縮機(jī)廠家協(xié)商，隨后將啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，調(diào) 整后的啟機(jī)延時(shí)時(shí)間與啟機(jī)狀態(tài)見下表所示。啟機(jī)延時(shí)時(shí)間不宜過長，否那么將對(duì)電機(jī)造成 損害。(5) 電壓波動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)為軟啟動(dòng)，啟動(dòng)電壓為 7000 VA,正常運(yùn)行電壓為10,000 VAC。在高壓柜的 控制柜上，有欠壓保護(hù)和過壓保護(hù)兩種控制，一旦系統(tǒng)電壓波動(dòng)超過過壓保護(hù)參數(shù)或低于 欠壓保護(hù)參數(shù)，為保護(hù)啟動(dòng)柜裝置，其保護(hù)聯(lián)鎖裝置都會(huì)動(dòng)作，進(jìn)而引起機(jī)組停機(jī)。5. 結(jié)論現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況說明，該機(jī)組在啟機(jī)過程中的故障分析正確，解決及改良措施有效， 改良措施實(shí)施后防止了以上故障的再次發(fā)生，各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)均在指標(biāo)范圍內(nèi)，提高了設(shè)備 運(yùn)行的可靠程度。參考文獻(xiàn) (References)1 馬雷 . 離心式壓縮機(jī)故障原因分析及處理措施 J. 風(fēng)機(jī)技術(shù) , 2021(1): 83-84.2 陳冬. 離心式空壓機(jī)故障的診斷與檢修 J. 風(fēng)機(jī)技術(shù) , 2021(3): 61