新型气体压缩机运行过程中的故障及革新预案研讨

　　山西永济中农化工有限公司经过多次改造，现已发展为具有合成氨 140 kt/a、尿素 180 kt/a、甲醇 50 kt/a生产能力的中型化肥企业。在化肥生产中， 氮氢气压缩机运行状况直接关系着企业的效益和发展。公司原有氮氢气压缩机 15台， 其中 4M 8（ 3A） 36 /31. 4型 13台， 4M 20 75 /31. 4型2台。2005年 6月技改时， 新增 1台 6M 32（ 64）190 /32 BX 型压缩机 （简称 6M 32型压缩机 ），于 2005年 10 月投运， 其主要技术参数.

　　由于 6M 32型压缩机属于改进机型， 在生产中频繁出现问题， 为此对其进行了多次改造， 使压缩机的运行周期大大提高。

　　1运行中存在的问题及解决方案

　　1. 1 运行压力与设计压力存在差距

　　由于在扩能改造中增加的系统工程没有完全匹配， 同时甲醇生产采用联醇技术， 随着甲醇市场的波动， 调整了合成氨与甲醇产量， 使压缩机各段压力发生波动， 因此 6M 32型压缩机的实际运行压力与设计压力存在一定差距， 特别是罗茨机出6M 32型压缩机主要技术参数项目参数排气量 /（m 3 m in - 1）190一段吸入压力 /MPa 0. 026吸入温度 /35排气压力 /MPa 31. 4活塞行程 /mm 32主轴转速 /（ r m in - 1）375压缩级数6同步电机型号TK3200 16/2600压缩机轴功率 /kW 2 946额定电流 /A 356. 4口压力直接影响 6M 32型压缩机各级的运行压力（排气 ）。罗茨机出口压力为*低 （ 42. 11 kPa）与*高 （ 47. 37 kPa）时， 6M 32型压缩机各级设计压力与运行压力对比见表 2.

　　从表 2可见： 压缩机一级至五级排气压力偏高， 超出设计压力。这种状况破坏了压缩机各列活塞力的平衡， 影响了压缩机稳定运行。当脱硫罗茨机出口压力提高至 47. 37 kPa时， 6M 32型压缩机一级排气压力高达0. 32M Pa， 远超其设计压6M 32型压缩机各级设计压力与运行压力对比级数设计压力运行压力罗茨机出口（ 42. 11 kPa）罗茨机出口力， 频繁出现一、二、三级活塞破裂及连杆大头瓦烧坏、一段活塞杆断裂、十字头体断裂、曲轴损坏等故障。为了确保 6M 32 型压缩机稳定运行， 将一级进口压力控制在低于 42. 11 kPa， 从而使一段负荷降低， 保证其稳定运行。

　　1. 2 各级气阀使用周期短

　　2006年公司改用煤棒制气后， 由于原料气中粉尘、煤焦油、树脂酸及硫等含量较高， 这些杂质易在压缩机中形成堵塞。各级气阀原采用传统的环状阀， 运行一段时间后， 气阀阀座、升程限制器流道及表面粘附 1层较厚的杂质， 使气阀流道变窄、升程变小， 从而导致气流流过气阀的阻力增大， 压缩机电流增加， 停机更换气阀频繁。为此，采取如下措施。

　　（ 1）将一、二、三级气阀全部改为菌状阀。菌状阀的弹簧在阀片内装入阀座， 对弹簧有保护作用， 阀片材质为 PEEK， 具有耐冲击、耐磨损的特点， 可避免带液而引起的损坏， 其工作寿命是环状阀的 5 10倍。

　　（ 2）将高压气阀改为网状阀。网状阀属整体阀片， 开启时间一致， 具有良好的耐磨性和柔韧性、密封性能好、阀片不易断裂、易清洗的特点， 使用寿命可达 8 000 h. 6M 32型压缩机六级高压气阀改用网状阀后， 使用寿命是原来的 3 5倍。

　　1. 3 曲轴损伤和磨损

　　6M 32型压缩机自 2005年 10月投运以来， 由于一级和二级振动大、曲轴跳动大、连杆大头瓦损坏频繁等原因， 造成曲轴损伤， 轴径磨损严重， 先后修复曲轴 3次， 更换曲轴 1次。

　　2006年 12月， 由于一级大头瓦损坏而将一段曲拐烧损。为尽快恢复生产， 采用轴颈磨细修复， 即在磨床上将损伤的曲拐轴径磨削加工至满足曲轴光洁度要求， 然后配加厚的连杆大头瓦。

　　修复后运行至 2008年 3月更换新曲轴， 并对原曲轴采用低温镀铁进行修复。低温镀铁工艺是采用氯化亚铁水溶液作电镀液， 将需要修复的部分浸入电镀液中， 通交、直流电进行电镀， 获得需要的镀层。以低温镀铁工艺修复的曲柄销表面硬度可以达 HRC30 35， 增强了曲轴的耐磨性， 而其原有几何形状及曲轴本体不受任何影响。该修复方法成熟可靠， 修复后使用时间长。 2009年 10月，将修复后的曲轴进行更换， 对第 2根曲轴采用同样的方法进行修复。

　　1. 4 四级缸和活塞环磨损严重

　　在运行过程中， 6M 32型压缩机的四级活塞环使用不到 1个月就需停车更换。通过对四级缸检查， 发现缸体磨损严重， 四级活塞向一侧偏斜。经检测， 四段缸体与机身配合形位差超标， 为此对缸体与机身接触面进行研磨， 同时将四级活塞环改为填充聚四氟乙烯活塞环， 使问题得到解决， 运行周期可达 8个月。

　　1. 5 六级填料盒连结螺栓断裂

　　在试运时， 仅运行 3 d就因六级填料盒与缸座连接螺栓断裂而被迫停机。更换螺栓后运行不到 5 d， 连接螺栓在原位置再次断裂。对缸体、填料盒拆检， 发现填料盒与缸座接触面偏小。于是在填料盒接触面增加 1个1. 4 mm 垫片， 并对接触面进行充分配研， 从而使这一问题得到解决。

　　1. 6 电机轴瓦温度较高

　　由于电机轴瓦的润滑油流动不畅， 不能有效散热， 使电机外侧轴瓦温度高达 67 ， 夏季只能用风机强制冷却。为此， 将电机轴瓦润滑油改为由主机稀油站提供， 形成闭路循环， 从而使电机轴瓦温度降至 50 55 .

　　1. 7 主轴瓦温度偏高

　　由于稀油站润滑油的压力和流量偏小， 冷却器的冷却面积太小， 造成各主轴瓦温度偏高。更换成流量更大和压力更高的润滑油泵并加大冷却器的冷却面积后， 油温下降近 10 ， 各主轴瓦温度下降近 8 .

　　1. 8 曲轴、连杆螺栓断裂

　　200 9年 1 1月 2 1日， 6M 32型压缩机曲轴体均可用超声波流量计测量。

　　超声波流量计一般不用作结算计量仪表， 通常用于现场计量点损坏而不能停机更换而且需要检测参数指导生产的场合。超声波流量计的*大优势是可用于大口径管道的流量测量 （管径大于2 000 mm）。

　　五六级曲拐处断裂， 修复后在加压过程中， 四级连杆螺栓断裂。对曲轴断口检测， 发现断口上有明显的粗糙区和光滑区， 在光滑区可以看到位于断口周边的疲劳源 （裂纹源 ）及裂纹向断面内部扩展的迹线， 属于疲劳破坏， 曲轴设计强度不够是曲轴断裂的主要原因。连杆螺栓断裂一方面是由于新更换的螺栓质量存在问题， 另一方面是由于在加压过程中操作不当造成四级突然超压， 连杆螺栓受力过大而导致断裂。为了确保 6M 32型压缩机能长周期稳定运行， 必须控制各级压力， 避免超负荷运行造成推力过大而影响曲轴、连杆寿命； 同时严格执行操作规程， 特别是在开停车过程中， 应避免操作不当而造成设备损坏； 更换连杆螺栓时要注意检查质量， 新连杆螺栓安装预紧后需拆检其弹性变形情况， 经检查无问题后方可使用。

　　2改造后运行效果

　　通过近几年不断改造， 使 6M 32 型压缩机运行趋于稳定， 为企业稳产、高产提供了保障。改造前、后 6M 32型压缩机运行情况对比。

　　可以看出： 改造后， 年节约维修费用37万元， 多产合成氨 9 k，t 折尿素 15 k，t 年经济效益达 150万元 （吨尿素利润按 100元计 ）。