刘砂，曹栋
（四川泸天化股份有限公司，四川 泸州646300）
［摘 要］四川泸天化股份有限公司CO2汽提法尿素装置离心式CO2压缩机（一开无备，两缸四段结构）于1976年安装投运，系意大利新比隆公司制造，由抽汽注汽凝汽式蒸汽透平驱动；2002—2004年尿素装置扩能改造期间，主要对CO2压缩机高压缸、低压缸内件进行更新，其后机组运行较为稳定，很少发生异常的故障检修事件。但近年来出现CO2压缩机试车高压缸转子动静摩擦且剧烈振动致转子严重损坏、高压缸转子轴系静电腐蚀、机组润滑油箱蒸汽加热器无法正常投用等问题，经不断摸索与尝试，合理选定检修技术手段，相应进行了高压缸事故转子国产化修复、透平与低压缸联轴器中间接筒上增设接地电刷、机组润滑油箱改用电加热器等，保障了机组的安、稳、长、满、优运行。并总结了进口设备部件国产化检修与老旧设备改造升级的一些经验教训。
［关键词］CO2压缩机；转子动静摩擦；转子国产化修复；转子轴系静电腐蚀；接地电刷；润滑油箱；电加热器
［中图分类号］TH452 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2026）03-0052-05
0 引 言
四川泸天化股份有限公司（简称泸天化）CO2汽提法尿素装置（二期尿素装置）始建于1976年，原始设计尿素产能为1 620 t/d，其离心式CO2压缩机组（一开无备）于1976年安装投运，系意大利新比隆公司（现为GE NuovoPignone）制造，CO2压缩机为两缸四段结构[一段（1～2级）、二段（3～6级）为低压缸，三段（1～4级）、四段（5～6级）为高压缸，总轴功率8 086 kW]，低压缸（型号2MCL607-6）与抽汽注汽凝汽式蒸汽透平（型号ZUD EK1100，主蒸汽设计压力3.4～3.9 MPa、温度355～380 ℃、流量87 t/h，设计抽汽压力2.1～2.6 MPa、温度300～335 ℃、抽汽量62 t/h，注汽压力0.2～0.3 MPa、温度135～145 ℃、流量17 t/h，透平额定功率8 360 kW）联接并传递转矩给增速齿轮箱（型号GN-25），增速齿轮箱带动高压缸（型号2BCL306/A）。原料CO2气由合成氨装置MDEA脱碳系统送至尿素界区冷却器冷却分离水分后进入CO2压缩机一段缸压缩，之后依次经各段水冷器冷却分离水分后进入下一段缸压缩，最终入汽提塔。
2002—2004年泸天化二期尿素装置扩能至2 000 t/d，扩能改造期间，主要对CO2压缩机高压缸、低压缸内件（转子与各静止件等）用更新方式完成改造。自CO2压缩机组改造以来，专业管理方面秉承一贯稳健工作作风，坚持推行预防性维修，机组运行较为稳定，很少发生异常的故障检修事件，其间还对驱动透平转子后几级拉金叶片实施了较小的结构技改。但近年来陆续出现CO2压缩机试车高压缸转子动静摩擦且剧烈振动致转子严重损坏事故、高压缸转子轴系静电腐蚀以及机组润滑油箱蒸汽加热器无法正常投用等问题，动设备专业技术管理人员积极思考，经不断摸索与尝试，合理选定检修技术手段，最终上述问题得以成功解决。以下对有关情况作一介绍。
1 扩能改造后CO2压缩机主要设备参数
2002—2004年尿素装置进行扩能改造，CO2压缩机组基本维持原有工作转速范围，主要对压缩机高压缸、低压缸内件（转子和各静止件等）用更新方式完成改造，机组调节控制系统在近年升级为CCS综合控制系统。改造后CO2压缩机高压缸/低压缸主要工艺与机械特性参数见表1。
2 CO2压缩机高压缸事故转子国产化修复
2.1 压缩机试车高压缸转子动静摩擦事故
2019年1月10日尿素装置大修后CO2压缩机组进入正常升速过程，高压缸转子突然发生严重动静摩擦引起剧烈振动，机组紧急停车后已无法盘动转子，高压缸完全拆卸检查发现，转子组件损坏程度较严重，具体情况如下：① 4级、6级叶轮损坏，存在内孔严重变形、口环表面损伤等问题；② 转子前/后轴端气封、平衡盘气封损坏；③ 段间蜂窝气封发生热熔损坏，转子配合位置间隔套损坏；④ 各级级间气封全部磨损损坏。随后的检查确认，是因2003年机组改造时段管线管口切割残留的金属飞边吹掉后被吸入了高压缸三段进口叶轮口环间隙中，由此引发了严重的转子动静摩擦故障。
2.2 高压缸事故转子的两次修复
2.2.1 第一次修复
CO2压缩机高压缸转子损坏后（更换为备用转子），也曾考虑联系原国外制造商进行修复，因耗时太长与费用过高而放弃。2020年7月，泸天化通过招标方式确定了国内某知名化工机械厂进行事故转子的检查与修复工作。确定损坏部件后，需重新加工制作损坏零部件，其中，通过焊接加工制作新的4级和6级叶轮最为关键，4级和6级叶轮流道窄，原始为电火花工艺加工制造，但该化工机械厂离心式压缩机叶轮焊接一直采用塞焊工艺，又由于叶轮叶片进气边内孔尺寸与叶轮轮盘轮毂外圆尺寸基本一致，造成其塞焊槽不能铣至与叶片进口处相同的位置，致使轮盘与轮盖焊接时入口叶片部位出现长度约20 mm的位置不能以单面焊双面成型方式进行焊接；再者，由于叶轮进口位置空间受限，无法采用焊条电弧焊或钨极氩弧焊的方式对未焊接的入口叶片进行焊接，因此保留了叶轮入口叶片约20 mm长叶片未焊接的结构。于是，修理方重新设计计算4级和6级叶轮的装配过盈量，4级和6级叶轮经无损检测、超速试验合格后回装各部件，并逐级进行低速动平衡试验，转子组装完成后整体进行低速动平衡试验及高速动平衡试验。
2020年12月，泸天化二期尿素装置大修期间更换为了修复后的高压缸事故转子，但其运行状况达不到要求：初始运行时高压缸轴承振值约40 μm（报警值60 μm，高报警值75 μm，跳车值90 μm），3个月后轴承振值约60 μm，2021年12月尿素装置停车大修前高压缸轴承振值约80 μm。2021年12月大修期间更换为备用转子，对之前修复的转子再次进行检查，经分析，高压缸轴承振值不断升高的原因为，重新设计制造的4级和6级叶轮之轮盖和轮盘塞焊工艺焊接后应力不易根除，且叶片有部分未焊接，运行过程中受高速离心力作用应力释放及叶片微小形变的影响，叶轮重心相对于修复时良好的动平衡状态发生了变化，造成不平衡振动不断上升；再次拆检还发现，新加工的4级和6级叶轮内孔又有明显变形，这种情况表明之前叶轮配合过盈量计算取值可能也存在问题。
2.2.2 第二次修复
原高压缸转子叶轮是新比隆公司采用电火花加工工艺制造的，国内某知名透平机械制造集团下属安检公司对GE NuovoPignone离心式CO2压缩机制造技术消化吸收非常完全且自研能力强大，具备同等电火花加工相关技术，于是，2022年7月泸天化采用单一来源采购该专业厂家服务对高压缸事故转子进行第二次修复，合同中重点约定要求采用电火花加工工艺进行新4级和6级叶轮流道加工，修复设计方面要求对叶轮强度与配合过盈量进行分析计算，并提供相应报告。本次修复工作主要有几方面的技术关键点，具体如下。
2.2.2.1 叶轮全三维扫描逆向设计及制造
更多内容详见《中氮肥》2026年第3期