聯(lián)堿廠二氧化碳螺桿壓縮機(jī)組油箱進(jìn)水問題的分析解決

袁如濤，田宏偉，舒 曉

(重慶湘渝鹽化股份有限公司，重慶 萬州 404000)

1 問題出現(xiàn)

LG430/3.8螺桿壓縮機(jī)組是我公司聯(lián)堿生產(chǎn)輸送二氧化碳原料氣的關(guān)鍵設(shè)備，2臺(tái)螺桿壓縮機(jī)全開并正常運(yùn)行，不配置備用機(jī)組，所以它的運(yùn)行狀況直接影響聯(lián)堿碳化塔的正常生產(chǎn)。2#螺桿壓縮機(jī)組至2007年10月投用以來，一直運(yùn)行正常。2020年5月聯(lián)堿裝置停車大修，6月1日恢復(fù)生產(chǎn)，6月8日發(fā)現(xiàn)機(jī)組油箱潤(rùn)滑油油色微微“發(fā)黃”，出現(xiàn)變質(zhì)“乳化”現(xiàn)象，嚴(yán)重危及機(jī)組的正常使用。因生產(chǎn)需要，2#螺桿壓縮機(jī)組不能停車進(jìn)行全面排查，所以短時(shí)間內(nèi)沒能很快找到問題的原因，只得臨時(shí)調(diào)備3臺(tái)濾油機(jī)24 h不間斷的對(duì)機(jī)組油箱潤(rùn)滑油進(jìn)行濾水作業(yè)，才能勉強(qiáng)維持機(jī)組油箱潤(rùn)滑油不繼續(xù)變質(zhì)“乳化”。我們對(duì)機(jī)組油箱油質(zhì)進(jìn)行了跟蹤抽樣分析調(diào)查，調(diào)查分析結(jié)果見表1。

從上表1可以看出，更換全部機(jī)組潤(rùn)滑油不能阻止油中水分增加、油質(zhì)變“乳化”的問題，調(diào)配濾油機(jī)濾水也只是權(quán)宜之計(jì)。

2 原因分析

2.1 螺桿壓縮機(jī)組所用潤(rùn)滑油說明

我廠2#螺桿壓縮機(jī)組潤(rùn)滑油使用的是32#汽輪機(jī)油，2007年10月投入生產(chǎn)運(yùn)行的10多年內(nèi)，機(jī)組一直運(yùn)行比較正常，機(jī)組潤(rùn)滑油使用情況也很好，沒有變質(zhì)“乳化”現(xiàn)象發(fā)生。2020年5月全廠停產(chǎn)大修期間，換油前，5月24日我們對(duì)供應(yīng)商提供的潤(rùn)滑油的各項(xiàng)指標(biāo)都進(jìn)行了檢測(cè)，全部符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，6月1日該機(jī)組投入運(yùn)行后出現(xiàn)的潤(rùn)滑油變質(zhì)乳化問題應(yīng)該排除了潤(rùn)滑油本身的質(zhì)量問題。

表1 機(jī)組潤(rùn)滑油變質(zhì)“乳化”情況抽樣調(diào)查表(5/24～/7/23)

2.2 機(jī)組油箱潤(rùn)滑油變質(zhì)乳化原因分析

從螺桿壓縮機(jī)工藝流程圖來看，機(jī)組潤(rùn)滑油中進(jìn)水的途徑很多，且油中進(jìn)了軟水還是循環(huán)水也不好一下子分析判斷清楚，為此我們進(jìn)行了如下分析。

2.2.1 機(jī)組油箱是否進(jìn)了循環(huán)水

從螺桿壓縮機(jī)組用循環(huán)水工藝流程圖來看，如果機(jī)組氣缸體夾套腔穿孔，冷卻夾套用循環(huán)水(工作壓力0.40 MPa)只會(huì)漏入壓縮氣缸中隨同軟水一起進(jìn)入被壓縮的工藝二氧化碳?xì)怏w中，不能進(jìn)入機(jī)組油箱中。電機(jī)空氣冷卻器列管穿孔，冷卻用循環(huán)水只會(huì)漏入風(fēng)冷入口而損壞電機(jī)，不會(huì)進(jìn)入機(jī)組油箱中，冷卻用循環(huán)水和潤(rùn)滑油在油冷卻器中會(huì)互竄可使循環(huán)水進(jìn)入機(jī)組油箱中，但經(jīng)過我們對(duì)油站油冷卻器殼程、管程單獨(dú)試壓查漏，均沒有發(fā)現(xiàn)殼程中竄入水，管程中竄入油，所以冷卻用循環(huán)水不可能進(jìn)入機(jī)組油箱中。

另外，我們將變質(zhì)乳化的潤(rùn)滑油靜置后，抽取其中水分進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Ca2+離子濃度(以CaCO3計(jì))很低，只有0.25 mg/L，與我公司生產(chǎn)用循環(huán)水中Ca2+離子濃度68 mg/L相差很大，這進(jìn)一步證明，機(jī)組油箱中進(jìn)入的水不可能是循環(huán)水，極有可能是軟水，于是我們繼續(xù)進(jìn)行如下分析。

2.2.2 機(jī)組油箱是否進(jìn)了軟水

從螺桿壓縮機(jī)軟水工藝流程圖來看，軟水的作用是冷卻轉(zhuǎn)子，并且控制排氣溫度。軟水噴出冷卻陰、陽(yáng)轉(zhuǎn)子后會(huì)進(jìn)入被壓縮后的二氧化碳?xì)怏w中，隨壓縮后的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過出口膨脹節(jié)、經(jīng)排出消音器中氣水分離器分離后，進(jìn)入軟水回水系統(tǒng)中，正常情況下，軟水是不可能進(jìn)入機(jī)組潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的，但如果機(jī)組進(jìn)、出端軸密封組件失效，二氧化碳原料氣、軟水、潤(rùn)滑油才有可能互竄。

為此，我們查閱螺桿壓縮機(jī)組裝配圖紙，對(duì)進(jìn)、出端密封組件的各零部件功能進(jìn)行了仔細(xì)分析，吸入端軸封、排出端軸封均采用石墨做的迷宮式填料箱，其中裝有四個(gè)整體的石墨環(huán)，石墨環(huán)外側(cè)用鋁環(huán)加固。在石墨環(huán)的一端有一波紋形彈簧，使石墨環(huán)端面產(chǎn)生預(yù)緊力，借以密封氣體，防止泄漏。吸入端填料箱外端還有左右梯形螺紋密封，排出端軸封內(nèi)端有前置密封，中間是平滑型密封和輔助密封的密封空氣入口，外端面上是甩水環(huán)和推力甩油環(huán)，用以防止氣、水、油相互滲竄，從密封設(shè)計(jì)原理及機(jī)組使用10多年的運(yùn)行情況分析，機(jī)組進(jìn)、出端軸密封組件屬多層次組合式密封，在防止氣、水、油相互滲竄上可達(dá)到95%的密封效果，另從壓縮機(jī)工作原理上分析，螺桿壓縮機(jī)在正常工作時(shí)，吸入端軸封基本是“平壓或微負(fù)壓”，噴出的冷卻用軟水只會(huì)隨被壓縮二氧化碳?xì)怏w流向排出端，而不會(huì)由于吸入端軸封失效進(jìn)入吸入端軸承潤(rùn)滑水中而進(jìn)入機(jī)組油箱。只有當(dāng)排出端軸封嚴(yán)重失效，被壓縮后的二氧化碳?xì)怏w中混入的大量軟水帶壓后，才能通過軸封進(jìn)入潤(rùn)滑油中進(jìn)入機(jī)組油箱。我們查閱全廠停車大修結(jié)束后6月1日～6月30日該機(jī)組的所有崗位運(yùn)行記錄日?qǐng)?bào)表，排出端軸封溫度、振動(dòng)都沒有出現(xiàn)異常超標(biāo)的情況，這基本上可以排除排出端軸封失效的可能，所以軟水從機(jī)組排出端密封處進(jìn)入潤(rùn)滑油中的量應(yīng)該非常少，不至于引起機(jī)組潤(rùn)滑油進(jìn)大量水而變質(zhì)“乳化”。

2.2.3 儀表空氣壓力下降失去輔助密封作用

我們?cè)俅位仡^分析2#螺桿壓縮機(jī)組用儀表空氣工藝流程時(shí)，發(fā)現(xiàn)儀表空氣有一路進(jìn)入了排出端軸封，而吸入端軸封裝置沒有儀表空氣進(jìn)入，查閱《LG430/3.8螺桿壓縮機(jī)組使用說明書》，發(fā)現(xiàn)對(duì)機(jī)組用儀表空氣壓力有明確規(guī)定，“必須保持在0.35～0.40 MPa內(nèi)”，但是沒有明確說明儀表空氣進(jìn)入排出端軸封的作用，我們大多數(shù)技術(shù)人員認(rèn)為，保證這個(gè)壓力值是為了確保軟水氣動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥正常工作，通過軟水氣動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥開度(噴水量)與機(jī)組排氣溫度的自動(dòng)聯(lián)鎖，保證排氣溫度不超標(biāo)，并不清楚儀表空氣還有其它的作用。為徹底弄清楚儀表空氣的用途，我們查閱了停車大修前一個(gè)月機(jī)組崗位日?qǐng)?bào)表，發(fā)現(xiàn)大修前2#螺桿壓縮機(jī)組儀表空氣支管壓力一直穩(wěn)定在0.38～0.40 MPa內(nèi)，但是此時(shí)我們現(xiàn)場(chǎng)檢查2#螺桿壓縮機(jī)組儀表支管上壓力表時(shí)，發(fā)現(xiàn)壓力比以前下降了，并在0.25～0.30 MPa內(nèi)頻繁波動(dòng)，機(jī)組排氣溫度無異常，軟水氣動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥正常工作，機(jī)組運(yùn)行正常，但是機(jī)組油箱潤(rùn)滑油中在不斷進(jìn)水油變質(zhì)“乳化”。為什么停車大修6月1日開車后，2#螺桿壓縮機(jī)儀表空氣支管壓力下降波動(dòng)頻繁呢？沿機(jī)組儀表管線進(jìn)行察看，發(fā)現(xiàn)在二氧化碳?jí)嚎s機(jī)廠房外50 m處公用管廊上，從儀表空氣總管接出的2#螺桿壓縮機(jī)儀表空氣DN50支管上，另接出了一根DN50管線去往其它工段，所以使進(jìn)入2#螺桿壓縮機(jī)排出端軸封的儀表空氣壓力下降并在0.25～0.30 MPa內(nèi)頻繁波動(dòng)。經(jīng)查閱全廠停車大修項(xiàng)目，增加的儀表支管是聯(lián)堿廠煅燒工段儀表空氣改造進(jìn)行了施工，并沒有通知二氧化碳?jí)嚎s崗位，崗位操作工認(rèn)為只要軟水調(diào)節(jié)控制閥工作正常，儀表空氣壓力下降頻繁波動(dòng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行不會(huì)有什么其它的影響。這一儀表空氣管線的變化，使我們意識(shí)到進(jìn)入機(jī)組排出端軸封儀表空氣壓力下降頻繁波動(dòng)應(yīng)該是機(jī)組油箱進(jìn)水、油變質(zhì)“乳化”的根本原因。我們從理論上分析，根據(jù)氣體密封原理，進(jìn)入排出端軸封的儀表空氣肯定有輔助密封作用，當(dāng)進(jìn)入排出端的儀表空氣壓力小于機(jī)組排氣壓力0.35 MPa時(shí)，輔助密封作用將失效，被壓縮二氧化碳中的冷凝水會(huì)竄入軸承潤(rùn)滑油中進(jìn)入機(jī)組油箱，引起油變“乳化”。

2.3 解決機(jī)組油箱進(jìn)水問題

如是，我們于2020年7月23日臨停2#螺桿壓縮機(jī)，更換機(jī)組全部潤(rùn)滑油的同時(shí)，將大修時(shí)增加的儀表空氣支管割除封堵，恢復(fù)了原來2#螺桿壓縮機(jī)儀表空氣管線，在2#螺桿壓縮機(jī)投入運(yùn)行1周后，對(duì)機(jī)組潤(rùn)滑油進(jìn)行抽樣分析，油中水分為0，粘度31.2 cSt，油色清亮，機(jī)組運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)正常。經(jīng)過一個(gè)多月的努力攻關(guān)，我們終于將2#二氧化碳螺桿壓縮機(jī)組油箱進(jìn)水問題徹底解決。

3 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

通過此次油中進(jìn)水事故的分析處理，使我們認(rèn)識(shí)到，大型新型機(jī)組在投入使用后，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀況需要再認(rèn)識(shí)、再學(xué)習(xí)，不斷的分析機(jī)組各零部件的設(shè)計(jì)原理，全方位完全掌握機(jī)組各零、部件的功能與作用，平時(shí)更要多注意機(jī)組工藝管線的變化，不能隨意改動(dòng)原安裝時(shí)的管線，因?yàn)槿魏挝⑿〉淖兓紩?huì)給機(jī)組正常運(yùn)行帶來重大的影響，實(shí)際上在大型機(jī)組的運(yùn)行管理上，工藝、設(shè)備、電氣、儀表等專業(yè)是密不可分有機(jī)的整體，任何一個(gè)專業(yè)在一個(gè)細(xì)節(jié)上微小的變化都會(huì)影響到機(jī)組的正常運(yùn)行，此次機(jī)組油箱進(jìn)水變質(zhì)“乳化”問題的解決經(jīng)驗(yàn)分享給大家，以供同行業(yè)在大型機(jī)組運(yùn)行管理上借鑒。