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合成气压缩机K401A故障分析及对策

[日期:2016-06-12] 来源:《中氮肥》2016年第3期  作者: [字体: ]

合成气压缩机K401A故障分析及对策

 

  卫,陈 

(四川泸天化股份有限公司,四川 泸州646300

 

[摘  要]简述合成气压缩机K401A在运行中出现的几次典型故障——循环段气阀故障、气缸缸套松动、HydroCOM气量无级调节系统故障,分析故障原因并采取相应的措施进行处理后,消除了设备存在的重大隐患,确保了化工装置的正常运行,为今后实施基于状态管理维修积累了经验。

[关键词] 合成气压缩机;气阀;缸套;液压执行器;故障;原因分析;对策

   [中图分类号] TH 457[文献标志码] B[文章编号] 1004-9932201603-0041-03

 

四川泸天化股份有限公司老系统合成氨装置核心设备——合成气压缩机K401A,型号为4HG/409,由意大利新比隆公司制造,于1966年引进并投用。投运以来历经多次技术改进,最近的一次是2009年的增产降耗改造,由沈阳鼓风机厂根据我公司提供的工艺参数予以实施,其后的运行实践表明,K401A能够满足装置高负荷生产的要求,机组运行工况得以明显改善。

2015年,随着老系统合成氨装置运行时间的推移,K401A运行中暴露出来的故障越来越多,这既与设备备品备件质量有关,也与机组自身潜在的缺陷有关,下面就其中3次典型故障进行分析。

循环段气阀故障

K401A新鲜段采用三段压缩,另外根据工艺流程的特点,从氨合成塔(V422)返回部分氢氮气在循环段再次加压送至合成工段。最初循环段气缸采用的是有油润滑的运行方式,即通过注油器(生产厂家为贺尔碧格公司)按1520/min间隔性地往气缸强制注入少许润滑油,以此来延长活塞环及支撑环的使用寿命,但运行1个周期(8 000 h)后,装置停车大修时发现冷冻系统冷换设备均附着有润滑油,对氨合成塔(V422)催化剂的使用寿命带来了较大的影响。为此,对循环段采用无油润滑方式进行了改进,但改进后运行中又发现循环段气阀损坏频率较高(使用周期仅30 d左右),主要表现为卸荷叉、阀片断裂以及气阀密封面损坏,严重制约和影响机组的正常运行。

从循环段气阀密封阀片断裂状况看,卸荷叉在阀片上留有很明显的击打痕迹,表明操作时手动调节的执行机构未调整到位,阀片长期处于半开启状态,由此造成网状窗式阀片损坏,而损坏的阀片导致了卸荷叉脚断裂。经分析,其原因为:循环段的加载和卸荷均为1人操作,操作时间在68 s;运行中加载和停机前卸载要克服气体做功需要较大的力,其值瞬间可达8 460 N,而此过程阀片与叉脚存在撞击,会产生较大的接触应力,而且此过程耗时比膜式气缸要长许多,过大的卸荷叉压力可能造成阀片损坏,而断裂阀片产生的残余碎片在气阀运行时又会加剧卸荷叉脚的损坏。

为此,气阀装配和操作方面需要解决如下问题:① 循环段气阀卸载时,应注意卸荷压紧力度,不能过度用力,以免损坏阀片;② 尽量缩短加载、卸荷操作时间,减少阀片与卸荷叉的撞击次数;③ 检查、更换气阀时,气缸内残留杂质必须清理干净,以免形成二次损坏;④ 阀片与卸荷器叉脚在自由状态下至少应有1 mm的间隙,卸荷器与手动顶杆脱离工作时应有152 mm的间隙,以免造成气阀损坏。

针对以上问题,对循环段气阀进行了优化改进,将原来整体铸造的阀叉改为整体铣制的阀叉;PEEK阀片厚度适当增加,以提高其强度,并确保手动顶杆与卸荷器脱离工作时应有的间隙。改进后,循环段气阀使用寿命延长至100 d左右,机组消耗和检修频率得以明显降低。

气缸缸套松动

2.缸套松动的确定

活塞式压缩机运行中缸套松动必然产生异常响声,但产生异常响声的原因有多种,在缸套松动初期不易判断。

20158月中旬,K401A运行中二段气缸有间断的金属撞击的“噹、噹”声响(空负荷运行时无异常现象),但声音不大;检修人员检查了所有进出口气阀,未发现缺陷,恢复后用“听诊棒”现场检测,异常声响基本消失,其出口压力(68 MPa)、流量均正常,未再进行其他检查。但间隔几天后间断性响声又出现,工艺参数仍无异常变化,再次检查气阀,并扩大检查范围(包括:检查活塞杆与活塞锁紧背帽是否松动,活塞杆与十字头液压锁紧装置是否锁紧,十字头小头瓦以及活塞前后余隙是否偏差),但均未发现异常。直到9月初,响声明显增大、曲轴箱振值由正常的112 mm/s升至3 mm/s,反复检查气缸和中体运动部件、活塞前后填料函及缸套内壁,未发现漏水导致“水击”现象。之后,由于怀疑控制进气阀HydroCOM气量无级调节系统是否会对气阀有影响,咨询了贺尔碧格公司后,将调节开度升至100%(上限),排除其影响后再次试车,机组二段缸达到额定出口压力后,金属撞击声再次出现,缸体伴随轻微晃动,拆开缸体封头时,发现有水溢出,原本与气缸平齐的内缸套错位向内位移了15 mm。最终确定原因为缸套松动引起的“撞缸”现象。K401A二段气缸加载前后工况对比见表1

更多内容详见《中氮肥》2016年第3

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