大型離心式空氣壓縮機(jī)組運(yùn)行故障的診斷分析

1、大型離心式空氣壓縮機(jī)組運(yùn)行故障的診斷分析摘要：大氮肥空分裝置的配套大型離心空壓機(jī)組在試運(yùn)行期問(wèn)暴露出了一些問(wèn)題，經(jīng)過(guò)科學(xué)診斷，相關(guān)人員制定了相應(yīng)的解決方案，采取了相應(yīng)的措施，逐一排除了機(jī)組運(yùn)行故障，使壓縮機(jī)組實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期平安穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞：大型離心式壓縮機(jī)組；汽輪機(jī)，防喘振閥；汽輪機(jī)真空，汽輪機(jī)輪室壓力我國(guó)北方某大型氮肥廠新建40000n3h空分裝置，配套空壓機(jī)組為三缸六段離心式壓縮機(jī)組，主空壓機(jī)型號(hào)為dlll04+2lll03，輸送介質(zhì)為濕空氣，增壓空壓機(jī)型號(hào)為3bl527，輸送介質(zhì)為干空氣。原動(dòng)機(jī)為nks638032型汽輪機(jī)，汽輪機(jī)為雙軸伸構(gòu)造，機(jī)尾端與主空壓機(jī)中壓缸2lll3和低壓缸d

2、lll04相連，機(jī)頭端通過(guò)變速箱和增壓機(jī)3bl527相連。汽輪機(jī)輸出功率為35200k，主風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量為220000n3h，機(jī)組外形尺寸為：長(zhǎng)寬高=2078260403980。機(jī)組平面布置見(jiàn)圖1一l。該空壓機(jī)組于2022年6月份一次開(kāi)車(chē)成功，于同年8月底帶負(fù)荷試運(yùn)行。機(jī)組試運(yùn)行期間先后暴露出了一些問(wèn)題，經(jīng)診斷分析，相關(guān)人員制定理解決方案，采取了相應(yīng)的措施，逐一排除了機(jī)組運(yùn)行故障。一主風(fēng)機(jī)防喘振閥不能完全關(guān)閉空分裝置為大氮肥系統(tǒng)的龍頭，空分裝置的負(fù)荷直接關(guān)系到大氮肥系統(tǒng)的產(chǎn)量，而空壓機(jī)的出力直接影響空分裝置的負(fù)荷。進(jìn)步空壓機(jī)出力有兩條途徑，一是進(jìn)步汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，二是關(guān)主風(fēng)機(jī)防喘振閥fv6122。

3、空壓機(jī)主風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為5147rp，進(jìn)步轉(zhuǎn)速后，壓縮機(jī)中壓缸止推端v16134、v16135兩測(cè)點(diǎn)振動(dòng)值出現(xiàn)上漲的趨勢(shì)。起初疑心振動(dòng)點(diǎn)的軸瓦被研磨損傷，幾經(jīng)停車(chē)檢測(cè)修刮振動(dòng)點(diǎn)的軸瓦后，中壓缸振動(dòng)的問(wèn)題仍未得到解決，后經(jīng)制造廠現(xiàn)場(chǎng)診斷，得出主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子平衡不好的結(jié)論，要根治此問(wèn)題，只有更換主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子消費(fèi)制造需要一個(gè)比較長(zhǎng)的周期，且更換主風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子后空壓機(jī)是否還會(huì)出現(xiàn)其它故障?這個(gè)問(wèn)題只有經(jīng)繼續(xù)試運(yùn)行后才能得到答案。如何在更換轉(zhuǎn)子前，在確保主風(fēng)機(jī)中壓缸振動(dòng)不超標(biāo)的前提下進(jìn)步空壓機(jī)組主風(fēng)機(jī)的出口壓力，增加空分系統(tǒng)的負(fù)荷，進(jìn)步大氮肥系統(tǒng)的產(chǎn)量是當(dāng)時(shí)急需解決的問(wèn)題。在進(jìn)步轉(zhuǎn)速無(wú)望的情況下，解決此問(wèn)題

4、的方法只有一個(gè)，就是設(shè)法關(guān)閉主風(fēng)機(jī)防喘振閥fv6122。但在當(dāng)時(shí)的情況下，主風(fēng)機(jī)運(yùn)行實(shí)際工況點(diǎn)已根本接近防喘振線，防喘振閥fv6122根本無(wú)調(diào)節(jié)裕量，長(zhǎng)期處于開(kāi)啟狀態(tài)，主風(fēng)機(jī)有40000n3h的壓縮空氣量放空，造成較大的能源浪費(fèi)。致使主風(fēng)機(jī)三段出口壓力偏低，影響空分空冷塔和分子篩進(jìn)氣量，空分氧產(chǎn)量偏低，影響整個(gè)系統(tǒng)加負(fù)荷。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究空壓機(jī)組性能曲線，發(fā)現(xiàn)很有可能主風(fēng)機(jī)防喘振線平安裕度過(guò)大，于是萌生了修訂主風(fēng)機(jī)防喘振曲線的想法，即將防喘振線、快開(kāi)線和喘振線整體向左平移，增加實(shí)際工作點(diǎn)與防喘振線之間的間隔 ，到達(dá)關(guān)小防喘振閥、進(jìn)步主風(fēng)機(jī)出口壓力、進(jìn)步空分氧產(chǎn)量的目的。但在操作過(guò)程中必須非常精心。

5、從2022年4月6日起，我們先后五次對(duì)空壓機(jī)主風(fēng)機(jī)防喘振曲線進(jìn)展了修訂。在修訂過(guò)程中，接到儀表人員準(zhǔn)備好“下裝的通知后，機(jī)組崗位立即通知空分崗位暫停對(duì)fv6122進(jìn)展調(diào)節(jié)。然后，機(jī)組崗位派兩人同時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，其中一人持對(duì)講機(jī)隨時(shí)與機(jī)組中控聯(lián)絡(luò)。一人將fv6l22的切換手柄由“自動(dòng)位置迅速切換到“手動(dòng)位置，一人站在fv6l22旁路閥前。經(jīng)儀表人員確認(rèn)fv6122切換到位后，機(jī)組崗位閥門(mén)切換人員立即通知機(jī)組中控主操作，機(jī)組中控主操作嚴(yán)密監(jiān)視主風(fēng)機(jī)三段出口壓力、振動(dòng)、軸位移等重要指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)異常情況立即聯(lián)絡(luò)站在fv6122旁路閥前的人員進(jìn)展相應(yīng)的調(diào)節(jié)。儀表人員“下裝完畢，防喘振曲線平移完成后，再將fv6

6、122的切換手柄由“手動(dòng)位置迅速打到“自動(dòng)位置，確認(rèn)切換到位后通知機(jī)組中控，機(jī)組中控通知空分崗位緩慢關(guān)閉fv6122，逐漸進(jìn)步主風(fēng)機(jī)三段出口壓力。防喘振曲線修訂后效果非常明顯，以最初的修訂為例，4月6日，主風(fēng)機(jī)三段出口平均壓力為0.490pa，4月7日三段出口壓力進(jìn)步到了0.523pa，空分分子篩出口氣量增加了12000n3h，氣化爐增加煤漿120000.21450=5.63h，系統(tǒng)負(fù)荷平均增長(zhǎng)了7.7。二、空壓機(jī)汽輪機(jī)真空偏低空壓機(jī)汽輪機(jī)凝汽器真空額定工況設(shè)計(jì)值為0.086pa，在空壓機(jī)試運(yùn)行期間，機(jī)組正常運(yùn)行工況下，ds上顯示汽輪機(jī)真空值為0.063-0.064pa，由于操作人員經(jīng)歷缺乏，

7、于是有人提出空壓機(jī)汽輪機(jī)凝汽器真空偏低，也有人疑心汽輪機(jī)凝汽器換熱面積不夠。經(jīng)屢次與消費(fèi)廠家聯(lián)絡(luò)，均未得到明確答復(fù)。經(jīng)過(guò)幾天觀察，我發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)的振動(dòng)、瓦溫和軸向位移等指標(biāo)均正常，假設(shè)機(jī)組實(shí)際真空值真正偏低，上述三項(xiàng)指標(biāo)均會(huì)有明顯變化，既然三項(xiàng)指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，那么，很有可能是真空表顯示有誤。且汽輪機(jī)后汽缸溫度始終維持在50左右，經(jīng)用測(cè)溫槍現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，后汽缸溫度顯示數(shù)值是正確的。那么，從理論上講50的排汽溫度對(duì)應(yīng)的真空值應(yīng)為-0.09pa左右。-水汽車(chē)間的6汽輪機(jī)后汽缸溫度為4.9，真空表顯示數(shù)值為0.092pa，這一點(diǎn)從理論上證明了空壓機(jī)凝汽器真空低是一種假象。那么，造成ds系統(tǒng)顯示空壓機(jī)汽輪機(jī)真空

8、值偏低的原因何在?是測(cè)量?jī)x表故障、ds系統(tǒng)顯示有誤還是其它原因。經(jīng)儀表專(zhuān)家反復(fù)檢測(cè)，排除了測(cè)量?jī)x表和ds故障的可能性。后來(lái)經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)屢次勘察，終于找到了問(wèn)題的癥結(jié)所在。原來(lái)，汽輪機(jī)真空測(cè)點(diǎn)位于汽輪機(jī)后缸上，間隔 機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)地面約2.5，而變送器安裝在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)上。也就是說(shuō)，汽輪機(jī)真空檢測(cè)變送器與取壓點(diǎn)之間有2.5的高差，兩者之間用細(xì)金屬導(dǎo)管連接。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，汽輪機(jī)后缸中的蒸汽變成了冷凝液，積聚在導(dǎo)管中，致使真空測(cè)量變送器傳入ds系統(tǒng)的真空值比汽輪機(jī)凝汽器實(shí)際真空值高2.5h2，合0.0245pa。也就是說(shuō)ds上顯示汽輪機(jī)凝汽器真空值為-0.063-0.064pa，而實(shí)際真空值應(yīng)為0.

9、0875-0.885之間。三空壓機(jī)汽輪機(jī)輪室壓力高從2022年10月6日凌晨開(kāi)始，空壓機(jī)汽輪機(jī)在進(jìn)汽壓力、進(jìn)汽溫度均正常的工況下，空壓機(jī)出現(xiàn)了實(shí)際轉(zhuǎn)速明顯低于設(shè)定轉(zhuǎn)速的現(xiàn)象(俗稱(chēng)掉轉(zhuǎn))，在進(jìn)汽壓力不變的工況下，汽輪機(jī)輪室壓力由2.8pa升高到了3.1pa，而且汽輪機(jī)軸封供汽壓力由3.15kpa升高到了8.08kpa。10月6日，空壓機(jī)組最高轉(zhuǎn)速只能提到4911rp，我們對(duì)空壓機(jī)組進(jìn)展了兩次調(diào)試，兩次調(diào)試都是先將機(jī)組轉(zhuǎn)速降低30rp，穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后再恢復(fù)到原轉(zhuǎn)速。在機(jī)組升降轉(zhuǎn)速過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)調(diào)速汽門(mén)閥桿及油動(dòng)機(jī)均動(dòng)作靈敏，但汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速跟隨設(shè)定轉(zhuǎn)速變化的速率比以前有所降低，汽輪機(jī)輪室壓力隨轉(zhuǎn)速(汽輪機(jī)負(fù)荷)降低而降低，隨轉(zhuǎn)速(汽輪機(jī)負(fù)荷)升高而升高。從汽輪機(jī)的運(yùn)行記錄比照和測(cè)試結(jié)果綜合判斷：汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢，導(dǎo)致隔板前后壓差增大，漏氣量增多，致使汽輪機(jī)效率降低，出現(xiàn)了掉轉(zhuǎn)現(xiàn)象。反映在操作參數(shù)的變化上就是汽輪機(jī)輪室壓力和軸封供汽壓力升高。此診斷結(jié)果在2022年5月份的大修中得到了印證