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聚丙烯二級螺桿壓縮機故障分析
摘要：本文主要介紹聚丙烯二級螺桿壓縮機在每次檢修后開(kāi)啟時(shí)都會(huì )出現與一級壓縮機做功不匹配的頻繁喘振，機封泄漏故障，同時(shí)敘述了內循環(huán)噴淋介質(zhì)改造及使用效果，希望為設備操作管理人員提供類(lèi)似經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：螺桿壓縮機;垢下腐蝕;噴淋介質(zhì);喘振
引言
青島石油化工有限責任公司聚丙烯裝置采用小本體法間歇式生產(chǎn)，產(chǎn)品為聚丙烯粉料，回收丙烯氣中或多或少帶有聚丙烯粉料從而導致氣柜壓縮機無(wú)法選用往復式壓縮機，又因為壓縮后的丙烯氣壓力需為1.75-1.85MPa，所以壓縮機主要采用螺桿式壓縮機兩臺連續壓縮方式，為了符合一二級同步并匹配，本裝置采用一變頻同時(shí)調節兩臺壓縮機轉速的一拖二方式，壓縮機噴淋介質(zhì)為循環(huán)水，開(kāi)車(chē)后改為循環(huán)水內循環(huán)。本文主要介紹二級壓縮機在每次檢修后開(kāi)機頻繁出現喘振，機封泄漏故障，通過(guò)內循環(huán)水改造后，使用效果明顯好轉。
一、聚丙烯裝置二級螺桿壓縮機K0301B結構
1.1 二級螺桿壓縮機主要參數
丙烯氣二級螺桿壓縮機
型號 LG4/0.45-2.2 入口氣量 4m3/min
轉速 3000r/min 入口壓力 0.45MPa
排氣溫度≤85℃ 出口壓力 2.2MPa
額定功率 110kW 壓縮級數 二級
壓縮機重 400kG
1.2 K0301B結構形式。螺桿壓縮機K0301B采用上進(jìn)上出形式，兩個(gè)轉子支于進(jìn)排氣座的軸承上，陽(yáng)轉子有四個(gè)凸齒，陰轉子具有六個(gè)與陽(yáng)轉子凸齒相嚙合的凹齒。陰陽(yáng)轉子在吸氣端外側均有同步齒輪，保證螺桿齒型間持有正常的工作間隙。同步齒輪的速比與螺桿轉子齒數比相等。同步齒輪安裝于壓縮機吸入端的外側，并有壓力油潤滑以確保陰陽(yáng)轉子同步運轉。氣缸體、排氣座分別設有三角形徑向排氣孔口和蝶形軸向排氣孔口。徑向排氣口和軸向排氣口保證排氣時(shí)氣缸壓力達到最佳設計值，并使效率趨向最佳。
二、故障現象
2.1 由于壓縮機長(cháng)時(shí)間壓縮帶有聚丙烯粉料的丙烯氣，壓縮機長(cháng)時(shí)間運轉導致壓縮機腔內聚丙烯粉料集聚、結垢導致波紋管密封動(dòng)環(huán)波紋管失彈，無(wú)法補償，密封失效，最終丙烯氣及噴淋介質(zhì)水進(jìn)入油箱，造成油箱"開(kāi)鍋"，機械密封泄漏。
2.2 拆檢時(shí)陰陽(yáng)轉子有腐蝕，但無(wú)結垢。壓縮機腔體有結垢將垢清理，表面有腐蝕。
2.3 每次檢修后二級壓縮機開(kāi)啟時(shí)都會(huì )出現與一級壓縮機做功不匹配，喘振等現象，主要表現為，二級壓縮機入口壓力升高，最高達到0.85MPa時(shí)突然降低，同時(shí)還表現在二級壓縮機電流由114A增大到146A然后降低，循環(huán)往復。最終導致二級壓縮機機械密封泄漏。
三、原因分析及措施
3.1 長(cháng)周期運行機械密封泄漏。由于壓縮機長(cháng)周期運行機械密封泄漏主要原因是丙烯氣中帶有聚丙烯粉料，粉料長(cháng)時(shí)間集聚、結垢，最終導致壓縮機密封波紋管失彈，動(dòng)環(huán)無(wú)法補償，最終導致機械密封泄漏。改進(jìn)措施為：更換氣柜出口過(guò)濾網(wǎng)目數，同時(shí)規定每天定期切換出口過(guò)濾網(wǎng)，并及時(shí)清理過(guò)濾網(wǎng)粉料。
3.2 陰陽(yáng)轉子及腔體腐蝕。本套設備采用的噴淋介質(zhì)為循環(huán)水，循環(huán)水由于循環(huán)使用最終導致循環(huán)水的濃縮倍數不斷提高。水中成垢鹽類(lèi)及腐蝕性離子也成倍增加，最終導致二級壓縮機腔體及陰陽(yáng)轉子形成垢下腐蝕。垢下封閉區域為陽(yáng)極，陽(yáng)極反應則是鐵的溶解即陽(yáng)極反應 ： Fe=Fe2++2e- Fe2++2H2O=Fe(OH)2+2H+
使垢下介質(zhì)的pH值進(jìn)一步降低，加快腐蝕。
陰極反應 ：O2+2H2O+4e-=4OH-
由于二級壓縮機壓力較高噴淋介質(zhì)的噴淋沖刷力較強，最終導致陰陽(yáng)轉子無(wú)結垢現象，但明顯可以看見(jiàn)密封線(xiàn)全部腐蝕掉，從而可以推斷陰陽(yáng)轉子一直進(jìn)行結垢、垢下腐蝕、沖刷等循環(huán);二級壓縮機封腔內有垢，清理后可明顯看見(jiàn)腐蝕情況。
措施：為減緩腐蝕情況，改循環(huán)水為除鹽水，減少水中成垢鹽類(lèi)及腐蝕性離子，同時(shí)增加噴淋介質(zhì)內循環(huán)水的排放次數，達到稀釋濃縮倍數。注：由于白油比循環(huán)水耐腐蝕情況好，2013年4月改循環(huán)水為白油，由于白油比熱{2.6J/(KG.℃)}比水比熱{4.2J/(KG.℃)}小很多，壓縮后氣體的熱量不能充分被吸收帶走，所以導致氣體溫度升高。該方法效果不好，無(wú)法使用。
3.3 檢修后二級壓縮機與一級壓縮機做功不匹配。由于二級壓縮機陰陽(yáng)轉子及壓縮機腔的腐蝕導致檢修后再次開(kāi)起時(shí)，同等情況下，二級壓縮機做功能力小于原沒(méi)有腐蝕時(shí)，從而導致每次檢修后二級壓縮機做功與一級壓縮機做功不匹配，出現喘振現象。
措施：由于一二級壓縮機變頻使用為一拖二形式，調節變頻時(shí)，一二級轉速同時(shí)變化，為了讓二級壓縮機能夠滿(mǎn)足一級壓縮機的做功能力，我們采取提高二級壓縮機電機的起始轉速，從而達到二級壓縮機滿(mǎn)足一級壓縮機做功。
3.4 喘振造成機械密封泄漏。二級壓縮機檢修后由于一二級壓縮機因不匹配，出現喘振現象，反復出現多次壓力波動(dòng)、振動(dòng)波動(dòng)，引起機械密封受力波動(dòng)過(guò)大，端面出現分離、磨損，導致機封泄漏。
措施：及時(shí)調節二級壓縮機的電機起始轉速，使一二級壓縮機做功匹配，從而消除喘振現象。
四、改造后效果
通過(guò)本次改造經(jīng)統計優(yōu)化有：①氣柜出口濾網(wǎng)目數改造，增加了清過(guò)濾網(wǎng)的次數，但使二級壓縮機密封的使用情況得到好轉，壓縮機密封長(cháng)周期運行壽命有所提高。②噴淋介質(zhì)改為除鹽水，定期排放內循環(huán)水使除鹽水定期置換達到水質(zhì)好，定期檢修時(shí)陰陽(yáng)轉子沒(méi)有腐蝕，壓縮機腔沒(méi)有結垢現象，檢修結束后二級壓縮機做功能力不變，不需調節二級壓縮機電機起始轉速，仍能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，同時(shí)減少因喘振造成機械密封泄漏的損失。
五、結論
自改造以來(lái)，對二級壓縮機進(jìn)行拆檢，發(fā)現機械密封完好，壓縮機腔及陰陽(yáng)轉子無(wú)腐蝕，重新組裝使用未產(chǎn)生喘振現象，從而減少因喘振造成的機械密封泄漏，減少密封造成的損失每臺套10278元，同時(shí)減少因設備故障造成生產(chǎn)損失每次504000元，凈利潤28800元(每次搶修約16小時(shí)，聚合釜反應生產(chǎn)2輪，每輪12釜，每釜產(chǎn)聚丙烯3噸，每噸約7000元)。通過(guò)使用證明本次對氣柜出口過(guò)濾器過(guò)濾網(wǎng)目數改造和壓縮機噴淋介質(zhì)改造是成功的。
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