氨壓機(jī)故障分析與整改措施

常亮（中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇 泰州 225300）

0 引言

中海油氣（泰州）石化有限公司某裝置氨壓機(jī)361-K-201AB是螺桿壓縮機(jī),由煙臺冰輪有限公司生產(chǎn)，型號為：LG20M，其主要工作介質(zhì)為氨氣。361-K-201A/B壓縮來自汽提塔側(cè)線抽出的氨氣，提高其壓力并經(jīng)冷卻器冷卻后，液態(tài)氨氣進(jìn)入液氨容器存儲。該氨壓機(jī)是凈化水氨氮含量指標(biāo)合格的關(guān)鍵，能夠確保凈化水進(jìn)入污水處理廠處理后，全廠污水排放指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

該設(shè)備自2016年12月運行以來，多次出現(xiàn)油路雜質(zhì)現(xiàn)象，油壓與排氣壓力差過低，導(dǎo)致機(jī)組聯(lián)鎖停車。同時，還出現(xiàn)雜質(zhì)造成潤滑油泵損壞和機(jī)組軸承損壞等故障。為杜絕此類事故的再次發(fā)生，對該機(jī)進(jìn)行了相應(yīng)的整改措施，現(xiàn)運行周期大大延長，且無故障停機(jī)現(xiàn)象。氨壓機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 氨壓機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)

1 設(shè)備概況

該壓縮機(jī)型號為：LG20M，壓縮量為1 400 Nm3/h，屬于雙螺桿壓縮機(jī)。壓縮機(jī)內(nèi)的一對陰陽轉(zhuǎn)子相互嚙合，按一定傳動比旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生周期性的容積變化，完成氨氣的吸入、壓縮和排出。螺桿及軸承由輔助油泵噴油潤滑[1]。

2 氨壓機(jī)附屬設(shè)備及工藝流程

氨壓機(jī)附屬設(shè)備包括入口過濾器、油分離器、油冷卻器、相應(yīng)閥門、管線及控制系統(tǒng)。其流程為：氨氣經(jīng)過濾器361-D-212AB后進(jìn)入壓縮機(jī)，和輔助油泵一起過來的潤滑油，經(jīng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子腔壓縮后進(jìn)入油分離器，經(jīng)分子篩阻隔后，高壓氨氣后續(xù)進(jìn)入氨氣冷卻器361-D-209冷卻后進(jìn)入液氨儲罐。油分離器內(nèi)的冷凍機(jī)油經(jīng)冷卻過濾后，一部分在壓差的作用下進(jìn)入壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子腔，另一部分通過油泵增壓注入壓縮機(jī)軸承、軸封和平衡活塞等處。轉(zhuǎn)子腔內(nèi)的冷凍機(jī)油與吸入的氨氣一同被壓縮，高溫高壓的油氣混合物再進(jìn)入油分離器進(jìn)行油氣分離，依此循環(huán)。通過平衡活塞的調(diào)節(jié)，改變壓縮腔的體積，可以實現(xiàn)流量從10%～100%的連續(xù)調(diào)節(jié)[2]。361-K-201AB機(jī)組流程圖如圖1所示。

圖1 前期設(shè)備故障檢修圖片

圖1 361-K-201AB機(jī)組流程圖

3 氨壓機(jī)故障現(xiàn)象

自2016年12月開車以來, 對氨壓機(jī)故障反饋信息整理總結(jié)，故障現(xiàn)象體現(xiàn)為以下四點：

(1)輔助油泵過載，導(dǎo)致機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)；

(2)無法正常加減載，泵出口回流調(diào)節(jié)閥故障或加載三位四通閥故障；

(3)機(jī)組軸承損壞，螺桿及筒體劃痕嚴(yán)重；

(4)氨壓機(jī)潤滑油泵壓力和出口排氣壓力差無法保持在聯(lián)鎖值以上。

如圖2所示，碟簧斷裂、滾動軸承粉碎性破壞，滑閥彈簧破碎，同時還有筒體及螺桿劃痕、腔體油污、三位四通閥內(nèi)堵塞等現(xiàn)象。究其原因，主要是設(shè)備內(nèi)部進(jìn)入雜質(zhì)，雜質(zhì)和潤滑油混合，通過輔助潤滑油泵注入軸封、軸承處。

4 氨壓機(jī)故障原因分析

4.1 輔助油泵過載，導(dǎo)致機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)

輔助油泵為轉(zhuǎn)子柱塞泵，運行中過載停機(jī)，停機(jī)后立即盤車，導(dǎo)致 機(jī)泵無法盤動。檢查對輪同心度及端面平行度，都在API610指標(biāo)范圍內(nèi)。拆檢發(fā)現(xiàn)泵體內(nèi)部柱塞磨損嚴(yán)重，腔體內(nèi)有大量油泥狀物質(zhì)。其原因為潤滑油中摻雜了氣氨介質(zhì)中的雜質(zhì)，且雜質(zhì)硫含量較高，對部件腐蝕。同時，雜質(zhì)含量高，會加大柱塞與活塞套之間的摩擦，并腐蝕部件，卡滯、載荷增大，達(dá)到一定程度時載荷超載，聯(lián)鎖停機(jī)。

4.2 無法正常加減載

機(jī)組在正常運行時，是通過輔助油泵出口壓力對加載活塞產(chǎn)生推力，造成位移，改變壓縮腔容積來進(jìn)行加減載。無法加減載，可能為兩個原因：（1）活塞卡滯，油壓無法推動活塞改變壓縮腔容積；（2）油路不暢，油壓不能進(jìn)行有效工作。加壓油沒有順利到達(dá)活塞缸并對活塞做功，帶動滑閥移動。對機(jī)體活塞缸拆卸，手動來回拉動活塞，能來回運動，但平滑性和連續(xù)性不好。接臨時氮氣，對活塞缸體進(jìn)行吹掃清理，同時加新鮮潤滑油讓活塞能自由來回運動，后回裝缸體蓋，滑閥卡滯原因排除。拆卸時發(fā)現(xiàn)活塞缸體內(nèi)潤滑油量較少，判斷潤滑油管路有可能堵塞。將整個管路全部一節(jié)一節(jié)拆除吹掃清理，發(fā)現(xiàn)加減載油管路存在堵塞現(xiàn)象，同時清理三位四通閥，里面也有大量雜質(zhì)。清理完后，啟動輔助油泵，油壓仍然無法加減載，分析判斷電磁閥閥芯可能堵塞，拆卸后發(fā)現(xiàn)電磁閥閥芯雜質(zhì)堵塞嚴(yán)重。通過煤油浸泡和硬針挑剔，雜質(zhì)清理干凈，再次啟動輔助油泵后，油壓正常，加減載正常。

4.3 機(jī)組軸承損壞，螺桿及筒體劃痕嚴(yán)重，滑閥軸承斷裂

機(jī)組整體大修，拆卸過程中發(fā)現(xiàn)軸承損壞，螺桿劃痕嚴(yán)重，滑閥軸承斷裂。分析可得，一方面是本應(yīng)走清潔氣氨和潔凈潤滑油的筒體內(nèi)有較多的油泥和雜質(zhì)，氣氨中的雜質(zhì)未有效隔絕；另一方面潤滑油分離器為碳鋼材質(zhì)，內(nèi)部刷涂的涂層損壞，在濕硫環(huán)境中腐蝕產(chǎn)生鐵銹。未有效隔離的鐵銹通過輔助油泵流程進(jìn)入螺桿筒體及軸承箱，在高速運轉(zhuǎn)的情況下，雜質(zhì)對軸承造成損壞。同時，軸承座處軸磨損嚴(yán)重，螺桿偏移刮壁，造成螺桿及筒體劃痕嚴(yán)重。

最終確定故障要因是：潤滑油中存在部分雜質(zhì)，主要為前段設(shè)備中的活性炭粉化，隨氣氨介質(zhì)一起進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，造成設(shè)備損壞。同時，潤滑油系統(tǒng)材質(zhì)為碳鋼，腐蝕產(chǎn)生鐵銹雜質(zhì)。

5 氨壓機(jī)故障整改措施

5.1 增加前段過濾器濾芯的過濾精度，確保氣氨的清潔度

整改措施：在前段設(shè)備過濾器中，強(qiáng)化過濾濾芯，提高過濾精度。在氨壓機(jī)組介質(zhì)入口過濾器，在將原有的絲網(wǎng)除沫器中加入纖維混編，提高絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的過濾精度。改造后，定期檢查氨壓機(jī)機(jī)體內(nèi)入口過濾器，其中碳粉含量降低，氨壓機(jī)運行時間提高，延長至三個月以上.。長時間運行中，發(fā)現(xiàn)設(shè)備本體過濾器中粉末介質(zhì)雖大大降低，但油壓降低現(xiàn)象依然存在。檢查發(fā)現(xiàn)，在絲網(wǎng)除沫器中加入纖維混編，雖過濾精度提高，但絲網(wǎng)與容器壁支撐圈中非完全密封，部分雜質(zhì)從此處穿過，仍進(jìn)入機(jī)體。后對入口過濾器重新選型，采用高精度五層燒結(jié)網(wǎng)濾芯，過濾器一用一備、定期清理，運行一年有余，過濾器壓差基本無上升，能有效保證壓縮機(jī)入口吸入量，之后人為定期更換清理。改造后，設(shè)備運行周期大大加長，確保了裝置平穩(wěn)運行。

5.2 增加油路過濾器和計劃升級油分離器

整改措施：在原有潤滑油路過濾器的前端，增加一個精度等級為50 um的五層燒結(jié)網(wǎng)過濾器，一用一備。運行增加后，過濾器的清理頻次也相應(yīng)有所增加，約半個月壓差達(dá)到50 kPa以上，應(yīng)當(dāng)及時清理。清理過程中發(fā)現(xiàn)，在分離器中除了存在少量的油泥外，由于分離器內(nèi)部防腐涂層受到不同程度的損壞，導(dǎo)致在濕硫環(huán)境中被腐蝕，為此在清理過程中還發(fā)現(xiàn)了大量的鐵銹，基于此，計劃依然有少量的油泥和分離器內(nèi)部原始防腐涂層，計劃后續(xù)將油分離器材質(zhì)更改為不銹鋼，從而減少對分離器內(nèi)部的腐蝕。

5.3 及時定期更換設(shè)備潤滑油，保持潤滑油的清潔型，同時加強(qiáng)采樣分析頻次

整改措施：將設(shè)備中的潤滑油定期進(jìn)行更換，主要根據(jù)以下幾點：(1)化驗數(shù)據(jù)分析；(2)油路過濾器拆清情況。根據(jù)化驗數(shù)據(jù)，當(dāng)參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)范疇，則及時更換潤滑油；一旦油過濾器壓差達(dá)到100 kPa，應(yīng)及時清理過濾器。同時，加樣分析潤滑油各項參數(shù)，一旦超出則及時換油。根據(jù)化驗結(jié)果，壓縮機(jī)整體換油頻次基本為半年一次，大大降低職工工作量。

6 結(jié)語

氨壓機(jī)是污水汽提裝置氣氨抽出的關(guān)鍵設(shè)備，需保證機(jī)組安全、平穩(wěn)、長周期運行。過去的一年，我們進(jìn)行了多項整改措施，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)入口增設(shè)高精度五層燒結(jié)網(wǎng)過濾器、增加高精度油過濾器具有良好的效果。采取以上兩種有效措施后，機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)的現(xiàn)象消失，平穩(wěn)運行時間得到了有效提高，正常檢修時間達(dá)一年有余，為裝置安全平穩(wěn)長周期運行做出了巨大貢獻(xiàn)。