煤制甲醇用压缩机的常见故障及维护对策

2022-09-11

我国多煤少油, 发展煤化工产业有重要的战略意义。甲醇是一种重要的化工原料和有机溶剂, 近年煤制甲醇行业得到了巨大发展[1]。华亭中煦公司60万吨/年煤制甲醇项目, 是甘肃省重点建设项目之一。以煤为原料生产甲醇的工艺过程包括空气分离、煤气化、变换、合成气净化、甲醇合成及精馏等工艺单元, 其中很多工段都会用到压缩机。本文结合生产过程中的压缩机检修实践, 就其常见故障进行分析, 探索更好的维护对策。

一、煤制甲醇装置中的压缩机

煤制甲醇装置中多处会用到压缩机, 本文主要探讨空分装置中的空压机、增压机;甲醇合成工段的合成气压缩机;低温甲醇洗工艺中氨制冷压缩机等几种压缩机。

1. 空分装置压缩机

空分装置中的压缩机组由空气压缩机和增压机组成, 我厂机组采用DMCL1204+2MCL1203型空气压缩机, 其轴功率为19300kw, 工作转速为4618 rpm, 流量为216200 Nm3/h, 进口压力0.0855 MPa, 出口压力0.535 MPa。增压机采用3BCL457型, 其轴功率为11950kw, 工作转速为11936rpm, 流量为118200Nm3/h。该离心式压缩机组技术要求是:形式:水平剖分+水平剖分+汽轮机+增速箱+垂直剖分离心压缩机;驱动机形式:抽凝式汽轮机;转速变化范围:75~105%的工作转速。

2. 合成气压缩机

合成气压缩机是将净化来的新鲜补充气和氢回收来的氢气经过压缩提压后再与循环段来的循环气缸内混合后达到设计压力, 送入合成塔反应, 主要起升压循环作用, 提高产率。合成气压缩机采用3BCL408型离心式压缩机。该设备为单缸二段8级离心压缩机, 新鲜气与循环气分别在一段和二段进行压缩后进入合成圈, 在缸内混合。新鲜气由第一段进行压缩;循环气在第二段进行压缩。

3. 氨制冷压缩机

在甲醇洗单元, 甲醇的低温环境由制冷装置来完成。氨制冷压缩机采用MCL607+2MCL607型离心压缩机组, 转速8975rpm, 低压缸1904 kw, 高压缸2361 kw。

二、压缩机常见故障和处理措施

1. 压缩机喘振

压缩机喘振是由于周期性的气流脉动, 机组产生强烈振动的现象。压缩机喘振时, 各段振动值、位移明显上升, 进口压力、出口压力、入口流量及机组转速出现大幅度波动的现象。其产生原因可能是: (1) 防喘裕度设定不足, (2) 吸入流量过低, (3) 压缩机出口压力过高, (4) 工况变化时放空阀或回流阀未及时打开, (5) 防喘振装置未投自动或者失准、失灵, (6) 防喘整定值不准, (7) 升速、升压过快, (8) 降速未先降压, (9) 气体性质或状态改变引起压缩机部件损坏脱落, (10) 出口止逆阀不灵。

处理措施有: (1) 先测定好各种工况下的最佳防喘裕度, 并根据工况的变化及时调整, (2) 检查是否存在进气阀门开度不够、阀芯太脏或结冰、入口气源减少或切断等情况, 根据检查情况及时处理, (3) 查看出口止逆阀失灵或不严、压缩机减速或停机时气体未放空或回流, (4) 根据工况需要及时打开防喘振的放空或回流阀门, (5) 设备运行时防喘振装置应投自动, 如发现防喘振装置有失灵、失准或卡涩、动作不灵应及时解决, (6) 严格整定防喘数值, 并定期试验, 发现数值不准及时校正, (7) 工况需要升速、升压时, 要交替进行, 缓慢、平稳变化, (8) 降速之前应先降压, (9) 当气体性质或状态改变时, 应换算特性线, 根据新的特性线整定防喘振值及相关参数 (10) 止逆阀应保持动作灵活、可靠, 以免气体倒灌。

2. 压缩机漏气

引起压缩机漏气的原因可能有: (1) 气体夹杂物的沉积, (2) 密封系统受到腐蚀, (3) O形密封环不良, (4) 气缸或管接头漏气, (5) 密封胶失效, (6) 运转不正常等情况。

在设备运行时, 应经常检查及时排除引发漏气的情况。 (1) 保持气体纯洁, 如有沉积物时应尽早清除, (2) 做好压缩机的防腐措施, (3) 定期检查各O形环, 如发现不良和老化应更换, (4) 检查气缸接合面和各法兰接头, 发现漏气及时采取措施, (5) 的密封胶及填料, 发现失效应更换, (6) 检查运转操作指标是否正确, 检查压缩机运行状态, 发现不正常及时解决。

3. 压缩机流量和排出压力不足

出现压缩机流量或压力不足的原因可能有: (1) 通流量设定不当, (2) 压缩机逆转, (3) 吸气压力过低, (4) 分子量与规定不符, (5) 转速低, (6) 循环量太大等情况。

应根据可能原因采取相应的措施: (1) 检查排气压力与流量是否符合特性曲线, (2) 检查旋转方向是否与压缩机壳上的箭头方向一致, (3) 检查入口过滤器, (4) 测定气体实际分子量是否比规定数值小 (5) 检查压缩机运行转速, 与说明书对照;如转速确实低, 应提升原动机转速 (6) 检查循环气阀开度是否过大。

4. 压缩机叶轮破损

造成叶轮破损的可能性有: (1) 工作条件恶劣, (2) 负荷过大, 机械强度降低 (3) 异常振动, 动、静部分碰撞, (4) 压缩机中落入夹杂物

对应破损原因选择相应的处理措施: (1) 检查压缩机的工作条件是否符合设计要求, (2) 禁止严重超负荷或超速运行, (3) 不能振值过大强行运转, 异常振动需及时消除, (4) 经常检查进口过滤器是否损坏, 夹杂物进入压缩机。

5. 其他故障

压缩机及其配套的动力和润滑装置, 还可能出现如:轴振动高, 轴位移大, 轴承温度高, 透平真空下降, 润滑油泵出口压力低, 热井液位高等, 这些故障。应该定期检查, 查找出原因及时采取相应的措施。

三、日常维护对策

1. 提高设备操作和检修人员的技术水平

应加强对设备操作和检修人员的培训, 使每个人都熟练掌握煤制甲醇的生产流程和压缩机运行特点。在日常工作中, 要多积累经验, 熟悉每种工况下, 压缩机可能发生的故障及处理措施。压缩机运行出现问题时, 能够及时采取恰当的措施处理, 将故障的危害降到最低程度。

2. 加强对压缩机运行状态的监测

对压缩机实行趋势管理和预知维修, 应利用DCS以及便携式测温仪和测振仪监测轴位移、轴振动、温度、输出功率等数据, 掌握机组运行态势, 作出趋势判断, 并作好相应记录[2];对机身振动保安设施、活塞杆位移监测设施、运行状态检测设施等要定期检查, 根据检测数据分析设备运行是否良好, 及时发现隐患并排除;加强大型动设备的投运、切换管理, 投运、切换前要做好油、水、电、气、控制等配套系统及相关设备的检查, 保证各设备协调运行。

3. 加强技术改进, 提高压缩机的技术性能

在煤制甲醇设备维护过程中, 对发生的故障进行科学分析, 并进行技术改造以提高压缩机性能, 减少故障的发生。例如, 联合压缩机出现工艺管线振动超标情况, 通过对其振动脉动分析, 采取加固工艺管线支撑、加装节流孔板的措施消除;通过对合成二级气缸异常声响分析, 确定是因为活塞支撑环引起的, 而后采用新材料和新结构的活塞支撑环, 有效提升了压缩机的性能。

4. 加强对压缩机检修的管理工作

对于压缩机的日常十字作业和维护检修工作, 要制定完善管理制度、检修记录和验收交接记录, 形成一套科学的规章制度, 并严格执行。包括安全预案、检修计划任务书、检修作业指导书、检修方案、各种作业票的办理、审批手续、验收程序、监督检查等所有程序都达到了制度化、规范化、程序化[3]。通过组织好前期准备工作, 监督好施工作业过程, 使维护检修过程按照规范要求进行, 最后把好质量验收关, 使资料齐全, 检修质量达到技术规范要求, 才准予交接, 从而提高检修质量。