輕烴裝置空壓機(jī)故障停機(jī)分析與對(duì)策

馬壽麗，劉 波，梁福宜，楊利波

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠，河南濮陽 457162)

輕烴裝置空壓機(jī)故障停機(jī)分析與對(duì)策

馬壽麗，劉 波，梁福宜，楊利波

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠，河南濮陽 457162)

針對(duì)阿特拉斯GA5螺桿空氣壓縮機(jī)排氣溫度高和電機(jī)過載造成故障停機(jī)的問題進(jìn)行分析，找出問題的本質(zhì)原因后采取相應(yīng)的措施予以解決，并把兩臺(tái)空壓機(jī)改造成聯(lián)鎖啟動(dòng)，保證了裝置儀表風(fēng)的平穩(wěn)供給。

空壓機(jī);排氣溫度;故障停機(jī)

中原油田天然氣處理廠陜北項(xiàng)目部雙河聯(lián)合站輕烴裝置主要通過PLC系統(tǒng)控制生產(chǎn)工藝參數(shù)，而控制系統(tǒng)主要靠現(xiàn)場氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開關(guān)實(shí)現(xiàn)整個(gè)參數(shù)的控制，儀表風(fēng)則是氣動(dòng)閥的主要?jiǎng)恿υ?。雙河站輕烴裝置的儀表風(fēng)主要由兩臺(tái)無錫生產(chǎn)的阿特拉斯螺桿式空氣壓縮機(jī)提供，其中一臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)一臺(tái)備用，該機(jī)組的設(shè)計(jì)狀況為：型號(hào)，GA5-P;流量，44.6 L/s;最高工作壓力，0.75 MPa;電機(jī)功率，15 kW;排氣溫度高報(bào)警設(shè)定值，110℃;機(jī)排氣溫度聯(lián)鎖停機(jī)設(shè)定值，120℃。

螺桿式空氣壓縮機(jī)具有高效率、自動(dòng)監(jiān)控經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、可靠性高、維護(hù)保養(yǎng)簡單、噪音低、振動(dòng)小等特點(diǎn)。

1 空壓機(jī)故障對(duì)裝置的影響

雙河站的2臺(tái)空壓機(jī)在正常開機(jī)狀態(tài)下，啟動(dòng)其中的1臺(tái)即可滿足生產(chǎn)的需要，另一臺(tái)在作為備用機(jī)在緊急狀態(tài)下使用，保證正常生產(chǎn)，這兩臺(tái)空壓機(jī)是通過管線并聯(lián)接入干燥系統(tǒng)，空壓機(jī)的最高工作壓力為0.75 MPa，空壓機(jī)排出的壓縮空氣先通過干燥系統(tǒng)脫水后進(jìn)入空氣儲(chǔ)罐的，當(dāng)空氣儲(chǔ)罐存儲(chǔ)的空氣壓力低于空壓機(jī)加載壓力時(shí)空壓機(jī)開始加載壓縮空氣，當(dāng)空氣儲(chǔ)罐壓力高于空壓機(jī)卸載壓力時(shí)空壓機(jī)開始卸載停止壓縮空氣，這樣空氣儲(chǔ)罐始終保持一定的壓力，空氣儲(chǔ)罐的壓縮空氣則直接供給生產(chǎn)裝置的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥使用。

圖1 空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)工藝流程示意圖

由于空壓機(jī)備用機(jī)與工作機(jī)沒有聯(lián)鎖，即使工作機(jī)停機(jī)，備用機(jī)也不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，而且空壓機(jī)沒有任何運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)傳入輕烴操作中控室，一旦空壓機(jī)發(fā)生故障停機(jī)，在輕烴操作中控室里沒有任何顯示，操作人員如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，生產(chǎn)裝置就沒有儀表風(fēng)或者儀表風(fēng)低于氣動(dòng)閥要求的最低工作壓力，氣動(dòng)閥就會(huì)失靈，導(dǎo)致整個(gè)輕烴裝置生產(chǎn)的溫度、壓力、液位等各項(xiàng)參數(shù)不能正常調(diào)節(jié)，很容易造成生產(chǎn)裝置的超溫、超壓運(yùn)行，給生產(chǎn)帶來安全隱患;同時(shí)輕烴裝置溫度、壓力、液位等參數(shù)產(chǎn)生的劇烈波動(dòng)，直接影響輕烴裝置的平穩(wěn)操作。根據(jù)天然氣處理具有連續(xù)性和穩(wěn)定性的特點(diǎn)，即使儀表風(fēng)問題得到處理，也要經(jīng)過很長一段時(shí)間才能出合格產(chǎn)品，直接影響裝置產(chǎn)量，造成經(jīng)濟(jì)損失。由此可以看出，如果空壓機(jī)故障停機(jī)沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，會(huì)給生產(chǎn)帶來非常大的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。

2 空壓機(jī)故障及原因分析

陜北項(xiàng)目部雙河站輕烴裝置的空壓機(jī)出廠設(shè)定排氣溫度在超過110℃時(shí)報(bào)警，當(dāng)達(dá)到120℃時(shí)自動(dòng)聯(lián)鎖停機(jī)。在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)運(yùn)行一段后老是頻繁自動(dòng)保護(hù)停機(jī)，尤其在夏季生產(chǎn)期間更為明顯，這樣就頻繁導(dǎo)致生產(chǎn)裝置不能正常生產(chǎn)。通過對(duì)空壓機(jī)的檢查發(fā)現(xiàn)，空壓機(jī)停機(jī)，電腦控制器顯示排氣溫度過高(顯示超過120℃)或者電機(jī)過載造成自動(dòng)保護(hù)停機(jī)，檢查空壓機(jī)機(jī)械設(shè)備及校驗(yàn)儀表的靈敏度未發(fā)現(xiàn)任何異常，說明空壓機(jī)停機(jī)確實(shí)因?yàn)橛嘘P(guān)參數(shù)過高自動(dòng)保護(hù)停機(jī)。因此針對(duì)空壓機(jī)排氣溫度高和電機(jī)過載的原因進(jìn)行仔細(xì)研究分析，發(fā)現(xiàn)影響排氣溫度高和電機(jī)過載的主要因素如下：

2.1 空壓機(jī)工作壓力高

如果空壓機(jī)工作壓力高，就必須使空壓機(jī)設(shè)定較高的排氣壓力，排氣壓力高，空氣壓縮比大，產(chǎn)生的熱量也會(huì)增大;所以壓力設(shè)定越高排氣溫度自然越高，同時(shí)排氣壓力越高電機(jī)負(fù)荷也越大，這樣就很容易造成空壓機(jī)排氣溫度高和電機(jī)過載。

2.2 電機(jī)加載頻繁

電機(jī)如果加載頻繁就會(huì)造成電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長，空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間短，容易引起過載同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致電機(jī)溫度也高，會(huì)增加整個(gè)空壓機(jī)系統(tǒng)的溫度，引起空壓機(jī)排氣溫度高。

3 針對(duì)空壓機(jī)故障停機(jī)采取的措施

3.1 降低排氣壓力

通過檢查發(fā)現(xiàn)當(dāng)前空壓機(jī)的加載的最高工作壓力設(shè)置為0.75 MPa，統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場裝置所有氣動(dòng)閥發(fā)現(xiàn)氣動(dòng)閥最高用的氣源工作壓力為0.45 MPa，顯然當(dāng)前空壓機(jī)設(shè)置的最高排氣壓力明顯高于裝置調(diào)節(jié)閥必需的氣動(dòng)壓力，如果調(diào)低空壓機(jī)的排氣壓力不僅能降低排氣溫度而且還能減小電機(jī)負(fù)荷。根據(jù)實(shí)際情況并經(jīng)過多次試驗(yàn)我們將空壓機(jī)的最高排氣壓力設(shè)為0.68 MPa，降低了空壓機(jī)的最高工作壓力。

3.2 解決電機(jī)加載頻次數(shù)

影響電機(jī)頻繁加載的是空壓機(jī)的卸載壓力與加載壓力的壓差，壓差越小電機(jī)加載越頻繁，查看空壓機(jī)最低加載壓力為0.72 MPa與空壓機(jī)的最高排氣壓力0.75 MPa的壓差為僅為0.03 MPa，由于空氣儲(chǔ)罐本身可以存儲(chǔ)一定的壓力供現(xiàn)場裝置設(shè)備使用，如果我們?cè)龃笮遁d壓力與加載壓力之差，電機(jī)加載次數(shù)就會(huì)下降，電機(jī)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間就相應(yīng)增長。通過多次試驗(yàn)，把空壓機(jī)的加載壓力設(shè)置為0.56 MPa與新設(shè)定的卸載壓力0.68 MPa的壓差為0.12 MPa，加大了卸載壓力與加載壓力的壓差，減少了電機(jī)的頻繁加載。

3.3 吹掃空冷器

根據(jù)陜北風(fēng)沙大空氣中的灰塵多的實(shí)際情況對(duì)空壓機(jī)的空冷器平時(shí)每兩個(gè)月吹掃清理，夏季更要每半個(gè)月吹掃清理一次，保證空冷器散熱片能順利通風(fēng)保證系統(tǒng)溫度能快速排出。

表1 空壓機(jī)實(shí)施措施前后運(yùn)行參數(shù)對(duì)照表

4 改造空壓機(jī)停機(jī)聯(lián)鎖啟動(dòng)

通過以上整改措施我們解決了空壓機(jī)排氣溫度過高和電機(jī)過載造成的空壓機(jī)停機(jī)問題，雖然能保證空壓機(jī)不頻繁停機(jī)，但是空壓機(jī)各種故障停機(jī)的因素還是存在，如果工作中的空壓機(jī)出現(xiàn)故障停機(jī)而另一臺(tái)備用機(jī)能接著運(yùn)行就能保證儀表風(fēng)的供給量，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。通過這個(gè)思路我們查閱資料并試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果空壓機(jī)在最高工作壓力卸載后壓縮空氣沒有損失或者空氣壓力長時(shí)間沒低于加載壓力，那么工作中的空壓機(jī)的電機(jī)就會(huì)自動(dòng)停機(jī)，但是程序處于開機(jī)狀態(tài)，如果空氣壓力降到空壓機(jī)的加載壓力時(shí)空壓機(jī)就會(huì)立即自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)使空壓機(jī)運(yùn)行，因此，我們讓兩臺(tái)空壓機(jī)同時(shí)啟動(dòng)并聯(lián)。

圖2 1#和2#空壓機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)空壓機(jī)狀態(tài)圖

把1#空壓機(jī)加載壓力機(jī)設(shè)為0.56 MPa，2#空壓機(jī)加載壓力設(shè)為0.53 MPa，兩臺(tái)機(jī)的卸載壓力可以一樣設(shè)為0.68 MPa。這樣同時(shí)啟動(dòng)1#和2#機(jī)，當(dāng)兩臺(tái)空壓機(jī)加載到最高卸載壓力時(shí)1#、2#機(jī)同時(shí)卸載，在系統(tǒng)壓力低于1#空壓機(jī)的加載壓力0.56 MPa時(shí)1#空壓機(jī)開始加載，由于1#和2#機(jī)互相聯(lián)通兩臺(tái)空壓機(jī)加載壓力不是一樣的，1#機(jī)的加載壓力始終高于2#機(jī)(0.56 MPa＞0.53 MPa)，這樣空壓系統(tǒng)的最低壓力始終高于2#空壓機(jī)的加載壓力，2#空壓機(jī)長時(shí)間就不加載，根據(jù)空壓機(jī)長時(shí)間不加載電機(jī)就會(huì)自動(dòng)停機(jī)但是程序處于開機(jī)狀態(tài)的特性，2#機(jī)的電機(jī)就會(huì)停止運(yùn)行，但程序處于開機(jī)狀態(tài)。

圖3 1#機(jī)故障時(shí)2#機(jī)運(yùn)行示意圖

一旦1#空壓機(jī)因故障停機(jī)，空壓系統(tǒng)的空氣壓力就會(huì)下降，下降到2#空壓機(jī)的加載壓力(0.53 MPa)時(shí)，2#空壓機(jī)就會(huì)立即啟動(dòng)，保證了裝置儀表風(fēng)的供給。通過現(xiàn)場試驗(yàn)證明，1#、2#空壓機(jī)通過設(shè)定不同的加載壓力并同時(shí)啟動(dòng)，完全可以達(dá)到一臺(tái)空壓機(jī)出現(xiàn)故障另一臺(tái)立即啟動(dòng)的要求。

5 實(shí)施效果

空壓機(jī)是保證輕烴裝置安全、連續(xù)、平穩(wěn)運(yùn)行的重要設(shè)備之一，通過采取上面的措施，解決了空壓機(jī)頻繁停機(jī)的問題，消除了空壓機(jī)停機(jī)給輕烴裝置帶來的安全隱患，保障了輕烴裝置的連續(xù)平穩(wěn)生產(chǎn)增加了輕烴產(chǎn)量，并且改造后的兩臺(tái)空壓機(jī)形成的停機(jī)連鎖啟動(dòng)，更加保障了自動(dòng)調(diào)節(jié)閥儀表風(fēng)的平穩(wěn)供給。

TQ051.21

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1003-3467(2010)20-0033-03

2010-09-21

馬壽麗(1975-)，女，從事天然氣處理工作，電話：13333933785。