碳化压缩机的事故分解与对策

　　二氧化碳压缩机是尿素装置的核心设备，其运行状况的好坏直接影响到尿素装置的稳定运行。影响二氧化碳压缩机稳定运行的因素很多，轴向推力就是*重要的因素之一。如果推力过大，会直接影响到推力轴承的寿命，严重的会引起转子窜动，损坏轴瓦，甚至会损坏转子以及缸体内件。从工艺角度分析2起窜轴事故发生的原因，探讨压缩机各段出口压力与轴向推力的关系。

　　1流程简介中石化湖北化肥分公司二氧化碳压缩机1977年从意大利新比隆公司引进，为汽轮机驱动离心式压缩机，压缩机又分为2缸4段，高、低压缸分别采用1段对2段、3段对4段叶轮背向排列，在运行过程中平衡转子的大部分轴向推力。

　　高压缸气体流向示意转子轴向推力主要由各叶轮两侧的压力和气体流经叶轮时的冲力组成，在压缩机运行当中，除设备本身缺陷带来的影响外，造成转子轴向推力变化*主要的因素是各段之间压力变化。压缩机转速变化、CO 2流量变化等，都会造成各段之间压力发生变化，从而造成转子推力发生变化。

　　2事故原因分析2004年3月2日，在开车过程中，当压缩机出口压力达到810MPa时，主蒸汽压力大幅波动，压缩机转速随即大幅变化，造成各段压力大幅波动，特别是3段出口压力*大升至810MPa ，高压缸轴位移红灯报警，紧急停车。拆检后发现高压缸止推瓦和所有气封均损坏，转子与隔板报废。

　　2000年4月6日19 ：00开车，20 ：30压缩机升压结束，出口压力达到1010MPa ，在将CO 2导入系统时，4段出口压力从1010MPa突降至610MPa ，高压缸轴位移红灯报警，紧急停车，拆检后发现止推瓦、段间气封损坏，因停车及时，转子与隔板尚未受损。

　　从事故的经过看，以上2起事故，均为压缩机各段压力发生变化而引起轴向推力过大造成的设备损坏事故，可以得到压缩机高压缸各段压力差为：ΔP = （P 4 - P 3） - （P 3 - P 2）式中：ΔPD3、4段压力差；P 2D3段入口压力；P 3D3段出口、4段入口压力；P 4D4段出口压力。

　　以压缩机运行参数为例，正常工况下，高压缸各段出口压力分别为P 2 = 214MPa ，P 3 = 716MPa ，P 4 = 1410MPa ，计算得出3、4段之间的压力差为112MPa ，而在非正常工况下，特别是开车过程中，各段压力则是随着开车进度而时刻在发生变化，可以看出，随着4段压力的升高，两段之间的压差向着正向移动，而根据压缩机推力计算公式：P f = K P∑（R 2 i - r 2） （P i + 1 - P i）N为叶轮数，K P为推力系数，可通过K P与气缸平均压强关系曲线查得，R i、r 2分别为转子叶轮半径与轴半径，P i + 1、P i分别为i级和i + 1级叶轮进口压强。根据推力公式可以得到，ΔP = 0时推力值为2800kg ，ΔP = 015MPa时推力值为2400kg ，ΔP = - 015MPa时推力值为3800kg ，ΔP负向越大，推力值越大。从看出，在压缩机开车初期，ΔP负向较大，其推力也大。从压缩机本身运行来说，开车过程中，随着转速和CO 2量的变化，各段压力也在不断变化，转子本身存在一定的不稳定性。在3月2日事故中，当蒸汽管网大幅波动时，随着转速和CO 2量的变化，各段压力大幅波动，使得转子更加不稳定，3段出口压力*大达到810MPa ，使得ΔP负向值更大，*终造成轴向推力过大而发生窜轴。4月6日事故，则是在压缩机运行稳定后在导入系统过程中，4段出口压力下降过大，使轴向推力突升造成。

　　3解决办法从数据看出，4段出口压力在低压区停留时，轴向推力始终较大，压缩机运行时风险越大，开车过程中应该按照升压曲线及时的将4段出口压力提高到1010MPa ，使压缩机在较为稳定的状态下运行。另外与总调及时联系，掌握蒸汽及CO 2的情况，*大限度的降低外界因素对压缩机的影响，保证机组的正常运行和设备安全。

　　在第2起事故中，通过对机组运行状况和导气过程的分析，虽然存在操作人员经验不足的因素，但*主要原因是导气阀（2阀）使用年限过长，开关不灵活，加之阀门较大，在打开时初始量过大，造成4段出口压力突降，使轴向推力突升发生窜轴事故。为在开车过程中避免类似事故发生，在该管线增加一段副线，作为专门的升压管线。

　　根据气体状态方程，PV = nRT，按照开车过程中各参数值，取压缩机4段出口压力与系统*小压差为210MPa ，气体温度373 K，开车时CO 2*大量为20000m 3 / h ，新增副线流速按照经验值取平均流速为12m/ s ，经计算得出*大管径为40mm ，选择管径为DN50.

　　在操作过程中，通过新增管线进入高压系统的CO 2量来控制4段出口压力，要求在进行导气操作时，4段出口压力的波动*大不超过±015 MPa.另外从压缩机本体上，通过检修保证各级间，段间密封正常。

　　以上各项措施，经近几年开车已得到证明。特别是新增加的导气管线，在导入系统升压时，各段压力非常平稳，完全解决了以往在CO 2导入系统时4段出口压力难以控制的问题。