聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)排氣壓力高原因分析

郭磊，謝晉輝，鄧聯(lián)新，劉天勇

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司乙烯廠(chǎng)，新疆獨(dú)山子833699）

聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)排氣壓力高原因分析

郭磊，謝晉輝，鄧聯(lián)新，劉天勇

（中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司乙烯廠(chǎng)，新疆獨(dú)山子833699）

論述了獨(dú)山子石化公司聚乙烯裝置氮?dú)鈮嚎s機(jī)工藝流程，闡述了氮?dú)鈮嚎s機(jī)出現(xiàn)一段出口壓力過(guò)高的問(wèn)題，先后對(duì)氮?dú)鈮嚎s機(jī)管線(xiàn)、氣閥及自動(dòng)控制過(guò)程3個(gè)方面進(jìn)行了全面排查，并未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，最后對(duì)氮?dú)鈮嚎s機(jī)卸荷器進(jìn)行了全面檢查，找到了壓縮機(jī)排氣壓力高的真正原因，提出了聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)排氣壓力高有效地解決方法，通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，效果良好，保證了聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。

氮?dú)鈮嚎s機(jī)；排氣壓力；氣閥；壓縮機(jī)卸荷器

1　引言

獨(dú)山子石化公司乙烯廠(chǎng)聚乙烯裝置采用英國(guó)BP公司專(zhuān)利技術(shù)，裝置年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為22萬(wàn)噸/年，有動(dòng)、靜設(shè)備698臺(tái)，500多個(gè)控制閥，200多個(gè)儀表控制回路，包括溶劑回收、化學(xué)品儲(chǔ)存、鈦催化劑制備、鉻催化劑制備、預(yù)聚合和聚合等12個(gè)生產(chǎn)工序，采用的是DCS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。聚乙烯產(chǎn)品牌號(hào)共計(jì)73個(gè)，其中LLDPE牌號(hào)33個(gè)，以己烯-1為共聚單體的高強(qiáng)膜產(chǎn)品13個(gè)，HDPE牌號(hào)40個(gè)，其中鉻系產(chǎn)品14個(gè)。

2　聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)工藝流程

獨(dú)山子石化公司乙烯廠(chǎng)聚乙烯裝置氮?dú)鈮嚎s機(jī)20C570A/B工藝流程如圖1所示，界區(qū)的中壓氮?dú)饨?jīng)過(guò)氮?dú)饩拼?0D970、20D980脫除水、氧后進(jìn)入氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)入口，氮?dú)鈮毫υ?.45～0.5 MPa，水、氧含量在2×106以下，經(jīng)過(guò)氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)壓縮后，氮?dú)鈮毫υ鰤褐?.1～1.25 MPa，壓縮機(jī)一級(jí)排氣段設(shè)有安全閥20PSV578A/B，其整定壓力為1.4 MPa，當(dāng)一級(jí)排氣壓力超過(guò)1.4 MPa時(shí)，安全閥起跳泄壓；氮?dú)庖患?jí)壓縮后，經(jīng)過(guò)換熱器20E560A/B冷卻后進(jìn)入氮?dú)鈮嚎s機(jī)二級(jí)入口，經(jīng)過(guò)氮?dú)鈮嚎s機(jī)二級(jí)壓縮后，氮?dú)鈮毫υ鰤褐?.64～2.88 MPa，壓縮機(jī)二級(jí)排氣段設(shè)有安全閥20PSV571A/B，其整定壓力為3.03 MPa，當(dāng)二級(jí)排氣壓力超過(guò)3.03 MPa時(shí)，安全閥起跳泄壓；氮?dú)舛?jí)壓縮后，經(jīng)過(guò)換熱器20E570A/B冷卻后進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐20F570，氮?dú)鈨?chǔ)罐20F570設(shè)有4個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，20PSL576設(shè)定為2680 kPa，20PSLL586設(shè)定為2650 kPa，20PSH574設(shè)定值為2750 kPa，20PSHH 575設(shè)定為2790 kPa。

圖1　聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)工藝流程簡(jiǎn)圖

3　聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題

聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)20C570A/B是由A.B.C公司制造的往復(fù)壓縮機(jī)，其型號(hào)為2EHA-2-GT，電機(jī)功率55 kW，轉(zhuǎn)速473 r/min，流量687 m3/h。

2013年10月，20C570B定期進(jìn)行中修，更換支撐環(huán)、活塞環(huán)、刮油環(huán)、氣封填料及氣閥卸荷器密封圈，開(kāi)機(jī)后，一段出口壓力達(dá)到1.35 MPa，比以往高出0.15 MPa。

一般情況下，氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)排氣壓力高，主要是由于以下原因造成：

（1）一級(jí)出口管線(xiàn)堵塞或不暢，造成憋壓；

（2）二級(jí)進(jìn)氣閥泄漏，加載器加載后泄漏反串至一級(jí)出口，造成一級(jí)排氣壓力高。

如果二級(jí)進(jìn)氣閥泄漏，二級(jí)進(jìn)氣溫度往往會(huì)升高，但是，20C570B二級(jí)進(jìn)氣溫度沒(méi)有顯著變化。

4　聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)排氣壓力高原因分析

4.1氮?dú)鈮嚎s機(jī)管線(xiàn)原因排查

鑒于氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)排氣壓力高，車(chē)間停機(jī)隔離進(jìn)行原因排查，拆除壓縮機(jī)一、二級(jí)進(jìn)出管線(xiàn)閥門(mén)進(jìn)行觀(guān)察，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)管線(xiàn)堵塞或不暢。

4.2氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥原因排查

排除管線(xiàn)堵塞或不暢原因后，車(chē)間決定對(duì)氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥進(jìn)行重復(fù)檢修，壓縮機(jī)氣閥共計(jì)8個(gè)，拆除一級(jí)進(jìn)氣閥2個(gè)、排氣閥共2個(gè)，拆除二級(jí)進(jìn)氣閥2個(gè)，排氣閥2個(gè)，仔細(xì)檢查所有氣閥閥片及彈簧，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。氣閥安裝后，使用煤油測(cè)試氣閥泄漏量，所有氣閥沒(méi)有發(fā)現(xiàn)泄漏，復(fù)位氣閥后，氮?dú)庵脫Q啟動(dòng)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)一級(jí)排氣壓力非但沒(méi)有下降，反而增加，壓力超過(guò)1.4 MPa，造成一段安全閥起跳。

使用煤油測(cè)試氣閥泄漏量，經(jīng)常發(fā)生測(cè)試后氣閥不泄漏，安裝后，氣閥溫度升高，發(fā)生泄漏情況。為了解決這一問(wèn)題，需要對(duì)氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥氣密性改進(jìn)為氣密測(cè)試法檢查氣閥泄漏情況，氣密性測(cè)試法能夠定量測(cè)出氣閥的泄漏量，而煤油測(cè)試法卻不能。但是氣密性測(cè)試法需要專(zhuān)用的氣閥氣密測(cè)試設(shè)備，車(chē)間無(wú)法做到，因此也就無(wú)法準(zhǔn)確判斷重復(fù)檢修后的8個(gè)氣閥是否存在泄漏。為了解決這一問(wèn)題，車(chē)間重新領(lǐng)用一整套備用賀爾碧格生產(chǎn)的新氣閥，新氣閥經(jīng)過(guò)賀爾碧格嚴(yán)格的氣密性測(cè)試法，能夠保證新氣閥不會(huì)發(fā)生泄漏。更換新氣閥后，氮?dú)庵脫Q啟動(dòng)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)一級(jí)排氣壓力仍舊超過(guò)1.4 MPa，造成一段安全閥起跳。

上述排查過(guò)程，說(shuō)明氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)排氣壓力高并不是氣閥原因造成的，還需要深入排查。

4.3氮?dú)鈮嚎s機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程原因排查

壓縮機(jī)氮?dú)鈨?chǔ)罐20F570設(shè)有4個(gè)壓力開(kāi)關(guān)，20PSL576設(shè)定為2680 kPa，20PSLL586設(shè)定為2650 kPa，20PSH574設(shè)定值為2750 kPa，20PSHH 575設(shè)定為2790 kPa。壓縮機(jī)自動(dòng)控制邏輯如下：

（1）當(dāng)?shù)獨(dú)鈨?chǔ)罐20F570壓力低于2680 kPa，20PSL576動(dòng)作，壓縮機(jī)50%加載；

（2）當(dāng)?shù)獨(dú)鈨?chǔ)罐20F570壓力低于2650 kPa，20PSL586動(dòng)作，壓縮機(jī)100%加載；

（3）當(dāng)?shù)獨(dú)鈨?chǔ)罐20F570壓力高于2750 kPa，20PSL574動(dòng)作，壓縮機(jī)50%減載；

（4）當(dāng)?shù)獨(dú)鈨?chǔ)罐20F570壓力高于2790 kPa，20PSL575動(dòng)作，壓縮機(jī)100%減載。

氣閥的自動(dòng)加、減載是通過(guò)2個(gè)電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)一個(gè)電磁閥帶電時(shí)，壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)50%加、減載；當(dāng)2個(gè)電磁閥帶電時(shí)，壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)100%加載；當(dāng)2個(gè)電磁閥都不帶電時(shí)，壓縮機(jī)可以實(shí)現(xiàn)100%減載；通過(guò)氮?dú)鈨?chǔ)罐20F570壓力變化，儀表專(zhuān)業(yè)人員測(cè)試電磁閥的帶電情況，氮?dú)鈮嚎s機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。

4.4氮?dú)鈮嚎s機(jī)卸荷器原因排查

如圖2，聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)、二級(jí)進(jìn)氣閥及卸荷器，氣閥升程限位器是由儀表風(fēng)驅(qū)動(dòng)活塞上下移動(dòng)以達(dá)到氣閥加、減載的目的，當(dāng)氣閥升程限位器通入儀表風(fēng)，彈簧壓縮，活塞向上移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿帶動(dòng)卸荷器爪，氣閥進(jìn)入加載狀態(tài)，當(dāng)氣閥升程限位器斷開(kāi)儀表風(fēng)，彈簧伸開(kāi)，活塞向下移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿帶動(dòng)卸荷器爪，氣閥進(jìn)入減載狀態(tài)。

圖2　氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥及卸荷器

4.4.1氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥升程限位器儀表風(fēng)原因排查

正常情況下，氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥升程限位器儀表風(fēng)壓力在0.6～0.65 MPa，如果儀表風(fēng)壓力在氣閥減載狀態(tài)下，未完全斷開(kāi)，彈簧無(wú)法完全伸開(kāi)，必將影響氣閥減載效果，造成壓縮機(jī)排氣壓力高。檢查儀表風(fēng)供氣壓力，在0.6 MPa，斷開(kāi)氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥升程限位器儀表風(fēng)進(jìn)氣線(xiàn)，手動(dòng)加減載，減載時(shí)，氣源線(xiàn)并無(wú)壓力，檢查儀表風(fēng)線(xiàn)過(guò)濾器，未發(fā)現(xiàn)異常，說(shuō)明儀表風(fēng)線(xiàn)使用正常。

圖3　氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥升程限位器活塞

4.4.2氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥升程限位器活塞原因排查

如圖3，解體后的氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥升程限位器活塞，活塞上下移動(dòng)由一個(gè)φ28.5×3.5的O型圈密封，導(dǎo)向桿上下移動(dòng)由3個(gè)φ9.5×2.5的O型圈密封。解體后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)O型圈損壞，復(fù)位后，手動(dòng)上下移動(dòng)卸荷器爪，未發(fā)現(xiàn)異常，說(shuō)明活塞運(yùn)行狀況良好，不可能發(fā)生O型圈阻力大，彈簧無(wú)法伸開(kāi)的狀況，活塞問(wèn)題可以排除。

4.4.3氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥彈簧原因排查

聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥升程限位器設(shè)計(jì)成全封閉的，在外觀(guān)上無(wú)法看到氣閥升程限位器的活塞行程，為了能夠直觀(guān)測(cè)出氣閥升程限位器活塞行程，車(chē)間根據(jù)氣閥結(jié)構(gòu)，對(duì)4個(gè)進(jìn)氣閥在氣閥頂部對(duì)其開(kāi)孔，如圖4所示，分別對(duì)4個(gè)進(jìn)氣閥通入儀表風(fēng)，使用深度尺從頂部對(duì)升程限位器活塞行程進(jìn)行測(cè)量，數(shù)據(jù)如下：

圖4　氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥升程限位器活塞行程測(cè)量

聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥閥片行程量設(shè)計(jì)為2.8～3 mm，卸荷器所能控制的調(diào)節(jié)量在3 mm左右才能保證閥片正常開(kāi)、閉。若調(diào)節(jié)量過(guò)大會(huì)造成卸荷器爪損傷，若調(diào)節(jié)量過(guò)小會(huì)造成閥片無(wú)法正常開(kāi)啟從而無(wú)法卸荷。從表1可以看出，氮?dú)鈮嚎s機(jī)二級(jí)氣閥升程限位器活塞行程在正常范圍內(nèi)，一級(jí)氣閥升程限位器活塞行程明顯偏小。如圖5，當(dāng)氣閥通入儀表風(fēng)后，彈簧壓縮，活塞向上移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿帶動(dòng)卸荷器爪，氣閥進(jìn)入加載狀態(tài)，當(dāng)氣閥斷開(kāi)儀表風(fēng)后，彈簧伸開(kāi)，活塞向下移動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿帶動(dòng)卸荷器爪，氣閥進(jìn)入減載狀態(tài)，但一級(jí)氣閥兩個(gè)彈簧壓縮后發(fā)生塑性變形，氣閥斷開(kāi)儀表風(fēng)后，彈簧無(wú)法延伸至正常狀態(tài)，造成一級(jí)氣閥無(wú)法完全減載，一級(jí)排氣閥排氣壓力增高。

表1　氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥升程限位器活塞行程

圖5　氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)氣閥彈簧及卸荷器爪

5　聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)排氣壓力高的解決方法

綜上所述，聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)排氣壓力高的原因是一級(jí)氣閥彈簧發(fā)生塑性變形失效，彈簧彈力不足，一級(jí)氣閥無(wú)法完全減載，排氣壓力升高。

圖6　改造后的氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)氣閥彈簧及卸荷器爪

采取以下方法解決：

（1）氮?dú)鈮嚎s機(jī)對(duì)聚乙烯裝置至關(guān)重要，車(chē)間首先考慮盡快恢復(fù)機(jī)組，以保證聚乙烯長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行。為了增加彈簧彈力，以抵消彈簧的塑性變形，如圖6，車(chē)間制作厚度分別為1 mm、2 mm、3 mm及5 mm厚的環(huán)狀調(diào)整環(huán)，分別安裝至彈簧底部，用以增加彈簧彈力，通過(guò)試驗(yàn)，安裝5 mm厚的環(huán)狀調(diào)整環(huán)，氣閥升程限位器活塞行程在2.9 mm，氣閥可以滿(mǎn)足完全減載，安裝試用后，氮?dú)鈮嚎s機(jī)一級(jí)排氣壓力恢復(fù)至1.18 MPa，可以滿(mǎn)足工藝需求。

（2）聚乙烯氮?dú)鈮嚎s機(jī)為A.B.C公司制造的往復(fù)壓縮機(jī)，購(gòu)買(mǎi)國(guó)外氣閥及卸荷器配件價(jià)格高，購(gòu)買(mǎi)周期長(zhǎng)，為了徹底解決此類(lèi)問(wèn)題，車(chē)間聯(lián)系國(guó)內(nèi)知名企業(yè)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，制作新的氣閥及卸荷器，徹底解決此類(lèi)問(wèn)題。

6　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)車(chē)間不斷的努力，最終找到了氮?dú)鈮嚎s機(jī)排氣壓力高的原因，通過(guò)對(duì)氮?dú)鈮嚎s機(jī)氣閥的改造，解決了這一難題，車(chē)間通過(guò)國(guó)產(chǎn)化配件，降低了配件成本，徹底解決了這一問(wèn)題。

Reason Analysis of High Discharge Pressure in Polyethylene Nitrogen Compressor

GUO Lei，XIE Jin-hui，DENG Lian-xin，LIU Tian-yong
（Ethylene Plant PetroChina Dushanzi Petrochemical Company，Dushanzi 833699，China）

This paper discusses the process flow of nitrogen compressor for Dushanzi Petrochemical Company Polyethylene Plant，describes high discharge pressure of nitrogen compressor in the first section outlet，and checks the problem from the aspects of pipeline，valve and automatic control of the nitrogen compressor.However，there is no abnormal phenomenon.Then compressor unloader is completely checked finally and the real reason of compressor discharge pressure high is found.The effective solving method for polyethylene nitrogen compressor discharge pressure high is put forward in this paper.Through the practical test，the effect is very good，which ensures the smooth operation of nitrogen compressor of polyethylene workshop.

nitrogen compressor；discharge pressure；valve；compressor unloader

TH45

B

1006-2971（2015）04-0051-04

郭磊（1977-），男，新疆伊寧人，碩士學(xué)位，高級(jí)工程師，2005年畢業(yè)于中南大學(xué)機(jī)械電子專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在中國(guó)石油獨(dú)山子石化公司乙烯廠(chǎng)聚烯烴二聯(lián)合車(chē)間從事設(shè)備管理工作，已發(fā)表論文24篇。E-mail：guolei2@petrochina.com.cn

2015-03-26