氨壓縮機組干氣密封損壞及聯(lián)軸器損傷事故分析與預(yù)防措施

劉 洋

(安徽晉煤中能化工股份有限公司， 安徽臨泉 236400)

某化工企業(yè)一期合成氨凈化裝置有1臺汽輪機驅(qū)動的氨氣體離心壓縮機組(簡稱氨壓縮機組)，作用是將低溫甲醇洗裝置的氣氨壓縮，將低壓氣體提壓至可冷凝的壓力，從而為甲醇洗裝置提供足夠的冷量。負荷試車期間，氨壓縮機組高壓缸干氣密封一級泄漏量突然增大，拆檢發(fā)現(xiàn)高壓缸兩端干氣密封一級密封環(huán)碎裂，同時高壓缸和低壓缸無鍵半聯(lián)軸器內(nèi)孔磨損，相應(yīng)的轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器位置劃傷嚴(yán)重，最終返廠檢修處理。經(jīng)企業(yè)估算直接損失約1 600萬元。

1 事故經(jīng)過

該氨壓縮機組由沈陽鼓風(fēng)機集團股份有限公司生產(chǎn)，型號為3MCL457+2MCL406，共有2個缸，13級5段壓縮，軸端密封采用大連華陽密封股份有限公司生產(chǎn)的兩級串聯(lián)式結(jié)構(gòu)干氣密封。

1.1 第一次負荷試車

2019年12月1日14:20：00暖機升速，17：45：00過臨界轉(zhuǎn)速;12月2日00:32：00待系統(tǒng)穩(wěn)定后升速到9 000 r/min，06:43:00降速到8 000 r/min,氨分離器液位滿，發(fā)生帶液，機組發(fā)生喘振，啟動液氨泵不能降低液位,08:26:00系統(tǒng)調(diào)整轉(zhuǎn)速到7 000 r/min,帶液沒有緩解，氨壓縮機組高壓缸軸位移瞬間高于0.83 mm/0.84 mm,聯(lián)鎖停車。

1.2 第二次負荷試車

2019年12月2日14:43：00暖機，16:58:00升速到9 000 r/min,一號分離器液位滿，機組開始帶液，轉(zhuǎn)速波動大,17：32：00系統(tǒng)調(diào)整后帶液情況沒有好轉(zhuǎn)，主汽門開度變大，為此手動停車，保證蒸汽壓力。

1.3 第三次負荷試車

2019年12月2日20:41:00暖機，23:27:00過臨界轉(zhuǎn)速后將轉(zhuǎn)速升到8 000 r/min，發(fā)現(xiàn)氨分離器液位過高，氨壓縮機組進口流量波動大，機組發(fā)生喘振，機組振動值VIA2270101報警，為了保護機組緊急手動停車。

1.4 第四次負荷試車

2019年12月3日16:20:00暖機，18:28:00過臨界轉(zhuǎn)速，19:17:00降速，21:28:00再次過臨界轉(zhuǎn)速(7 200 r/min)，22:59：00集散控制系統(tǒng)(DCS)緊急停車。

2019年12月6日上午系統(tǒng)置換后，開始拆卸氨壓縮機組軸承、推力盤等，準(zhǔn)備更換干氣密封。2019年12月8日16：00:00取下高壓缸非驅(qū)動端聯(lián)軸器，發(fā)現(xiàn)整個與半聯(lián)軸器連接的位置出現(xiàn)嚴(yán)重劃傷，12月9日上午經(jīng)現(xiàn)場服務(wù)人員現(xiàn)場確認后，認為高壓缸轉(zhuǎn)子非驅(qū)動端聯(lián)軸器位置損傷嚴(yán)重，需要將高壓缸轉(zhuǎn)子和低壓缸轉(zhuǎn)子返廠進行修復(fù)。

2 損傷情況

2.1 干氣密封

氨壓縮機組4套干氣密封高壓缸中2套泄漏體積流量超過高高報警值(32 m3/h)達到34 m3/h，低壓缸中2套泄漏體積流量達到高報警值(16 m3/h)。拆檢發(fā)現(xiàn)高壓缸中2套一級密封環(huán)碎裂，低壓缸中2套干氣密封一級密封磨損嚴(yán)重，無法使用(見圖1),需要重新購買4套干氣密封。

圖1 損壞的干氣密封

2.2 轉(zhuǎn)動部分

聯(lián)軸器膜片組變形(見圖2)，最大膜片組張口5 mm，無法使用，需要重新購買聯(lián)軸器。損壞的半聯(lián)軸器照片見圖3。

圖2 變形的聯(lián)軸器膜片

圖3 損壞的半聯(lián)軸器

高壓缸非驅(qū)動端半聯(lián)軸器取下后，內(nèi)孔完好，損傷面積不足20%。低壓缸驅(qū)動端半聯(lián)軸器上車床車削，做報廢處理。需要重新購買聯(lián)軸器。

高壓缸非驅(qū)動端聯(lián)軸器軸頭和低壓缸驅(qū)動端聯(lián)軸器軸頭表面有軸向和旋轉(zhuǎn)方向的劃痕(見圖4)，最深0.5 mm，軸向最長10 mm,旋轉(zhuǎn)方向最長30 mm。劃傷非均勻布滿整個聯(lián)軸器內(nèi)孔在主軸上的位置，損傷面積達到60%～80%，2根轉(zhuǎn)子需要返廠處理。

圖4 損壞的轉(zhuǎn)子聯(lián)軸器軸頭

3 存在問題及原因分析

(1) 相關(guān)操作人員的業(yè)務(wù)能力差，不夠敬業(yè)。分析原因為：① 主要操作人員違反操作規(guī)程,當(dāng)機組異常振動和分離器長時間帶液時不能及時有效地消除，導(dǎo)致聯(lián)鎖跳車。② 開車前企業(yè)沒有組織培訓(xùn),操作人員對機組開車步驟不熟悉，關(guān)鍵操作參數(shù)不能掌握。③ 操作人員業(yè)務(wù)技能不精，對異常情況的判斷不正確。④ 操作人員不夠敬業(yè)，沒有精心操作,對關(guān)鍵數(shù)據(jù)沒有及時關(guān)注[1-2]。開車過程中，DCS操作人員沒有嚴(yán)密監(jiān)視主要參數(shù)(氨分離器滿液位,10 min內(nèi)高壓缸推力軸承兩側(cè)溫度從60 ℃、62 ℃漲到74 ℃、76 ℃)，只是通過降低轉(zhuǎn)速和反復(fù)啟停泵認為可以控制機組異常振動，沒有果斷停機處理，最終導(dǎo)致機組聯(lián)鎖跳車。

(2) 隨意摘除機組安全聯(lián)鎖，導(dǎo)致4套干氣密封損壞。分析原因為：① 沒有報警、聯(lián)鎖管理制度，設(shè)備的聯(lián)鎖是保護機組運行的最后防線，沒有意識到聯(lián)鎖的解除是化工安全生產(chǎn)的重大隱患，沒有建立機組聯(lián)鎖解除審批程序[3-4]。② DCS管理存在問題,操作人員的機組界面不應(yīng)該具有摘除機組聯(lián)鎖的功能。③ 操作及相關(guān)人員的業(yè)務(wù)能力差，對機組位移高報原因判斷錯誤，一致認為是假數(shù)據(jù)，最終違章指揮摘除聯(lián)鎖，導(dǎo)致氨壓縮機組的4套干氣密封損壞。

(3) 違章指揮和違章作業(yè)，導(dǎo)致聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子返廠檢修。分析原因為：① 當(dāng)試車過程中，機組多次出現(xiàn)異常情況，反復(fù)試車導(dǎo)致小問題變大故障，最終導(dǎo)致聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子返廠檢修。② 安裝人員違反安裝操作規(guī)程，安裝聯(lián)軸器時沒有使聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)子配合處接觸面達到85%，在裝配時沒有按照設(shè)備安裝作業(yè)指導(dǎo)書的操作步驟進行安裝;當(dāng)高壓泵和低壓泵配合打壓無法安裝時，只能利用低壓泵死推半聯(lián)軸器，直至損傷半聯(lián)軸器和主軸，嚴(yán)重違章作業(yè)(標(biāo)準(zhǔn)高壓泵的推力把聯(lián)軸器內(nèi)孔撐大，低壓泵推進半聯(lián)軸器)。③ 安裝人員沒有按照檢修規(guī)程要求安裝半聯(lián)軸器(廠家圖紙要求軸頭尺寸為3.0 mm，實際為4.2 mm,半聯(lián)軸器少推1.2 mm)，導(dǎo)致半聯(lián)軸器不能承受轉(zhuǎn)子的扭矩，最終聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)子主軸發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)，損傷主軸。

(4) 管理人員沒有履職盡責(zé)。工藝介質(zhì)管道焊接沒有嚴(yán)格執(zhí)行氬弧焊接打底焊接工藝，管道安裝監(jiān)管不到位，且焊接完畢后管道吹掃結(jié)果不合格(2臺液氨泵進口濾網(wǎng)全部由焊渣及雜物堵死)沒有在使用前對設(shè)備進行檢查驗收。

4 防范措施

(1) 加強操作人員的操作技能和操作規(guī)程培訓(xùn)，杜絕違反操作規(guī)程的情況發(fā)生。

經(jīng)常組織業(yè)務(wù)知識培訓(xùn)學(xué)習(xí)，增加維修人員的檢維修技能，通過培訓(xùn)考試提高理論知識。在安裝新機組時，應(yīng)對照機組安裝說明書和操作規(guī)程進行學(xué)習(xí)，可以提高操作人員對設(shè)備的認知能力，使其了解操作步驟和關(guān)鍵數(shù)據(jù)，最后通過考試來檢查操作人員對其掌握的情況。同時,組織全部操作人員對機組試車進行事故預(yù)想，并通過反事故演練來增加對突發(fā)異常情況的現(xiàn)場處置能力，減小和避免事故的發(fā)生。提高員工素養(yǎng)，精心操作，操作維修及其他相關(guān)人員要履職盡責(zé)。

(2) 加強檢修人員的業(yè)務(wù)技能，杜絕違章作業(yè)。

檢修人員首先要熟悉設(shè)備的技術(shù)說明書,對操作的設(shè)備做到懂性能、懂原理、懂結(jié)構(gòu)、懂用途，同時做到會實際操作、會維護保養(yǎng)、會排除故障，及時正確判斷設(shè)備存在的問題，找到正確的解決方法。嚴(yán)格按照檢修規(guī)程檢修，相關(guān)負責(zé)人要能履職盡職，保證檢修過程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和真實。推行《檢修作業(yè)流程卡》的檢修模式，可以避免忘記一些關(guān)鍵步驟和施工數(shù)據(jù)，每做一步都需要責(zé)任人簽字確認，達到檢修步驟正確的目的。做好機組拆卸及安裝時的尺寸數(shù)據(jù)測量，對待關(guān)鍵的數(shù)據(jù)要反復(fù)核對并做好記錄、留好照片和相應(yīng)的證明測量物品(鉛絲類)。每次檢修后要及時完善設(shè)備的檢修檔案記錄，對相關(guān)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行積累,建立數(shù)據(jù)庫，總結(jié)檢修經(jīng)驗。

(3) 提高維修、操作及管理人員的履職盡職能力，遵守規(guī)章，安全作業(yè)，杜絕違章指揮。

操作及管理人員要遵守規(guī)章。管理人員工作作風(fēng)要扎實，遇到困難要深入了解實情，深挖問題根源,切實解決實際問題。操作人員要堅持依法按章辦事，敢于拒絕違章指揮，對于違章不能存有絲毫的僥幸心理和麻痹大意的想法。維修、操作及管理人員要從內(nèi)心敬畏安全，敬畏職責(zé)，敬畏規(guī)則，不能做違反規(guī)則的事。

(4) 規(guī)范機組報警、聯(lián)鎖拆除和恢復(fù)的管理規(guī)定，并嚴(yán)格執(zhí)行。

聯(lián)鎖出現(xiàn)異常時，首先要檢查出真正的原因，并進行消除。試車期間禁止解除聯(lián)鎖。DCS設(shè)置權(quán)限，操作人員在微機界面無法摘除聯(lián)鎖，利用機制保證操作人員的行為。機組任何聯(lián)鎖的變更最終必須經(jīng)過主管生產(chǎn)廠長簽字批準(zhǔn)后由電儀車間負責(zé)人員實施，并保留變更實時記錄。

(5) 規(guī)范檢修，做到計劃性管理，減少設(shè)備非正常損壞，避免事故的發(fā)生。

做好設(shè)備檢修的計劃性管理。計劃性檢修可以根據(jù)設(shè)備的重要程度、損壞的頻次，分為小修、中修、大修。推進設(shè)備檢修方案或檢維修作業(yè)指導(dǎo)書的工作，用標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范檢修細節(jié)行為，保證質(zhì)量。計劃性檢修可以做到提前預(yù)防、充足準(zhǔn)備，檢修方案可以規(guī)范檢修行為和細節(jié)，保證檢修質(zhì)量，最終達到延長設(shè)備的運行周期，保證裝置的長周期安全穩(wěn)定運行。

5 結(jié)語

通過找出設(shè)備運行中存在的問題，分析出干氣密封損壞的原因，制定相應(yīng)的防范措施并落實整改，保證氨壓縮機組平穩(wěn)、高效、長周期安全穩(wěn)定運行，也為氨壓縮機組今后操作和設(shè)備的維護工作積累了寶貴經(jīng)驗。