李江濤

（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司制氧廠，河南安陽(yáng)455004）

23500 m3/h制氧機(jī)空壓機(jī)組喘振的現(xiàn)象及分析

李江濤

（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司制氧廠，河南安陽(yáng)455004）

一臺(tái)23500 m3/h制氧機(jī)組空壓機(jī)發(fā)生多次喘振，通過(guò)分析，找出其原因是空氣過(guò)濾器后消音器處濾網(wǎng)被柳絮等雜物堵塞導(dǎo)致空氣流通面積減少，空壓機(jī)吸入阻力增大。從5個(gè)方面采取措施，消除了喘振現(xiàn)象。

空壓機(jī)；喘振；空氣過(guò)濾器；堵塞

1 引言

安鋼制氧廠2#23500 m3/h制氧機(jī)于2006年投產(chǎn)，空壓機(jī)為蘇爾壽RK90-4機(jī)型，額定氣量125000 m3/h，配置的空氣過(guò)濾器為無(wú)錫安活的ZKG-4000自潔式過(guò)濾器，過(guò)濾氣量為4000 m3/min，共配置240個(gè)濾筒，正常阻力要求小于1200 Pa，高于1200 Pa時(shí)應(yīng)更換濾筒?？諌簷C(jī)在投產(chǎn)前由廠家人員做過(guò)喘振試驗(yàn)，在實(shí)際運(yùn)行中通過(guò)防喘振線來(lái)自動(dòng)控制放空閥和進(jìn)口導(dǎo)葉來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷，減少放空量，在確保安全的前提下節(jié)能運(yùn)行。

2 喘振現(xiàn)象

2013年8月4日根據(jù)調(diào)度安排，2#23500臨時(shí)停車(chē)11：00停空壓機(jī)組。按計(jì)劃16：31啟動(dòng)空壓機(jī)組，16：33分自動(dòng)加載，向空分送氣，17：23分，外供低壓氮?dú)猓?7：24分，空壓機(jī)組突然失壓。之后在查找、分析、調(diào)試、送氣期間，多次發(fā)生觸及喘振線和發(fā)生喘振后緊急輕載，具體現(xiàn)象及處理情況如下：

第一次（17：24：30）：機(jī)組自動(dòng)輕載，查信息，觸及喘振線。

第二次（17：46：08）：再次加壓試驗(yàn)，機(jī)組輕載，查信息，觸及喘振線；增加FI1002報(bào)警。

第三次（18：06：29）：再次加壓試驗(yàn)，機(jī)組輕載，查信息，觸及喘振線；發(fā)現(xiàn)FI 1002報(bào)警，儀表更換變送器。

第四次（18：18：41）：計(jì)控更換進(jìn)口壓差變送器后，微機(jī)控制防喘振閥手動(dòng)切換為自動(dòng)，放空閥由17%迅速關(guān)閉，機(jī)組發(fā)生了真正的喘振，隨即手動(dòng)緊急輕載。

第五次（19：17：07）：再次加壓，發(fā)生喘振后緊急輕載。

第六次（19：49：12）：再次加壓送氣，發(fā)生喘振后緊急輕載。

3 對(duì)可能造成喘振的原因分析

3.1 空壓機(jī)后壓力控制點(diǎn)不準(zhǔn)

對(duì)比空壓機(jī)排氣壓力、出空冷塔壓力、分子篩后壓力第一次碰觸喘振線時(shí)的曲線，可以看出，碰觸前空壓機(jī)排氣壓力微高于之后測(cè)點(diǎn)壓力，曲線平直貼近，自動(dòng)輕載后壓力下降。說(shuō)明測(cè)量準(zhǔn)確?？諌簷C(jī)組止回閥也起作用。第一次曲線如圖1。

圖1 第一次喘振曲線

以第6次喘振前后壓力點(diǎn)曲線，依然平直貼近，說(shuō)明壓力控制點(diǎn)準(zhǔn)確，排除此影響因素（如圖2）。

圖2 第6次喘振曲線

3.2 放空閥卡滯

三次喘振，操作員及時(shí)打開(kāi)緊急防喘振閥，機(jī)組立即泄壓，喘振消失?，F(xiàn)場(chǎng)檢查防喘振閥開(kāi)關(guān)靈活，外面放空氣量很大。排除此因素。

3.3 進(jìn)口導(dǎo)葉卡滯、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)脫落

設(shè)定空壓機(jī)組排氣壓力0.47 MPa，微機(jī)自動(dòng)加載，操作員觀察進(jìn)口導(dǎo)葉開(kāi)關(guān)靈活，放空閥逐漸關(guān)小。速率穩(wěn)定。說(shuō)明應(yīng)不存在卡滯、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)脫落現(xiàn)象。就地拆開(kāi)導(dǎo)葉執(zhí)行機(jī)構(gòu)保護(hù)罩，發(fā)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈活。9月4日，利用檢修機(jī)會(huì)在進(jìn)氣管道內(nèi)觀察導(dǎo)葉開(kāi)關(guān)動(dòng)作，未發(fā)現(xiàn)異常，可以排除此因素。

3.4 電網(wǎng)波動(dòng)

電網(wǎng)電壓的大幅波動(dòng)可能會(huì)造成電機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)喘振，在運(yùn)行中，觀察電網(wǎng)電壓、電機(jī)功率一直保持穩(wěn)定。三次喘振前電流曲線顯示比較穩(wěn)定，可以排除此因素。

3.5 進(jìn)口差壓變送器不穩(wěn)定

發(fā)生前三次碰觸喘振線之后，計(jì)控更換了新變送器，更換后未發(fā)現(xiàn)異常，也可以排除此因素。

3.6 空壓機(jī)吸入阻力大

空壓機(jī)進(jìn)口前由空氣過(guò)濾器、消音器、不銹鋼濾網(wǎng)、進(jìn)口管道組成?？諝膺^(guò)濾器有240個(gè)濾桶，上、下層分別布布置120個(gè)。2010年12月10日全部更換，更換后由于公司生產(chǎn)節(jié)奏放慢，2#23500制氧機(jī)間斷性運(yùn)行。截至2013年6月19日，共計(jì)運(yùn)行12個(gè)月，空氣過(guò)濾器在晴好天氣時(shí)阻力在800 Pa左右之間，但是在霧霾天氣時(shí)阻力短時(shí)間迅速上升，在6月19日時(shí)由于天氣原因迅速上升至3000 Pa，為確?？諌簷C(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，臨時(shí)在運(yùn)行期間，更換下層24個(gè)新濾桶?？諝膺^(guò)濾器阻力下降到1600 Pa左右（晴好天氣時(shí)在1000 Pa左右）；由于公司生產(chǎn)節(jié)奏加快，制氧機(jī)沒(méi)有停車(chē)機(jī)會(huì)無(wú)法更換濾筒，在7月26日又在空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)更換濾桶96個(gè)，合計(jì)120個(gè)。更換后，阻力下降到600 Pa?？諌簷C(jī)發(fā)生喘振時(shí)空氣過(guò)濾器在600 Pa左右，可以排除過(guò)濾器阻力大的可能，但是過(guò)濾器后消音器及不銹鋼濾網(wǎng)的阻力由于沒(méi)有儀表檢測(cè)，其阻力大小未知，在正常情況下如果沒(méi)有雜物堵塞，過(guò)濾器阻力可以忽略不計(jì)。

4 處理措施

4.1 應(yīng)急處理

第6次輕載后，通過(guò)對(duì)機(jī)組機(jī)械方面振動(dòng)、位移檢查，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。因生產(chǎn)需要。決定再次啟動(dòng)。21：48再次送氣，空壓機(jī)導(dǎo)葉手動(dòng)開(kāi)至71%，22：41啟動(dòng)氧透送氧；兩套中壓氮壓送各自系統(tǒng)氮?dú)猓?：40啟動(dòng)3#低壓氮，8：05啟動(dòng)2#低壓氮。

為了防止發(fā)生喘振造成機(jī)組損壞，加強(qiáng)各主值班職責(zé)，空壓機(jī)組保持進(jìn)口導(dǎo)葉71%開(kāi)度下運(yùn)行，降低空壓機(jī)的負(fù)荷。一旦喘振及時(shí)輕載，按停車(chē)處理。

4.2 消音器隔板脫落或者不銹鋼濾網(wǎng)堵塞驗(yàn)證

由于生產(chǎn)需要，無(wú)法立即停機(jī)處理，但需要在開(kāi)車(chē)情況下驗(yàn)證進(jìn)氣管道的堵塞情況，從而判斷喘振的直接原因。2013年8月6日9：20，機(jī)修人員在消聲器管道前鉆出兩個(gè)8 mm的孔，從小孔對(duì)其內(nèi)部肉眼觀查，消聲器隔板結(jié)構(gòu)完好。因光線太暗和距離不銹鋼絲濾網(wǎng)2 m，無(wú)法看清楚不銹鋼濾網(wǎng)狀況。

9：40在消聲器后管道鉆出兩個(gè)直徑8 mm的孔，10：06分檢查消聲器隔板結(jié)構(gòu)完好；不銹鋼絲濾網(wǎng)堵塞面積達(dá)10%，濾網(wǎng)下面有脫落的楊柳絮。初步分析為運(yùn)行中更換濾桶吸進(jìn)來(lái)的，由于喘振造成的氣流倒流，吹落到管道上。推測(cè)有部分會(huì)進(jìn)入機(jī)組，附著在水冷翅片上。之后，使用8 mm螺絲封堵開(kāi)孔，檢查結(jié)束。

從檢查結(jié)果分析，不銹鋼絲濾網(wǎng)堵塞，造成吸入阻力大是這次喘振的主要因素之一，這也是運(yùn)行中更換濾桶造成的弊端，會(huì)在拆卸舊濾筒時(shí)將舊濾筒上吸附的灰漬由濾筒接口吸入過(guò)濾器進(jìn)氣口，進(jìn)入進(jìn)到消音器甚至空壓機(jī)葉輪及冷卻器內(nèi)。

4.3 進(jìn)氣管道檢查

9月4日利用檢修機(jī)會(huì)進(jìn)入過(guò)濾器內(nèi)部檢查，發(fā)現(xiàn)消音器濾網(wǎng)處有大量柳絮，同時(shí)由于阻力過(guò)大，在空壓機(jī)喘振時(shí)將最東側(cè)濾網(wǎng)破壞，可能會(huì)有大量柳絮等雜物進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)部，從此現(xiàn)象也可判斷出空壓機(jī)喘振的主要原因應(yīng)為濾網(wǎng)大面積堵塞，造成空壓機(jī)吸氣阻力大，雖然從空壓機(jī)過(guò)濾器處觀察到的阻力不是太大，但是到導(dǎo)葉之前的阻力過(guò)大，引起空壓機(jī)的喘振，在喘振過(guò)程中，由于氣流的反復(fù)沖擊，造成東側(cè)濾網(wǎng)的破損，破損后流通面積大幅增加，從而形成在導(dǎo)葉開(kāi)度70%可以維持運(yùn)行的現(xiàn)象。

4.4 一級(jí)冷卻器抽芯檢查

利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)一級(jí)冷卻器抽出檢查，發(fā)現(xiàn)在捕霧器處有大量柳絮，同時(shí)氣側(cè)翅片較臟，灰塵較多，在一定程度上也影響空壓機(jī)的級(jí)間流通面積，清洗后回裝。

4.5 更換濾筒

將剩余120個(gè)濾筒更換完畢，同時(shí)清理凈氣室、進(jìn)氣管道。確保沒(méi)有雜物殘留。

5 處理效果

9月6日空壓機(jī)啟動(dòng)后未發(fā)生喘振現(xiàn)象，說(shuō)明流通面積狹窄的情況得到根本緩解，可以保證空壓機(jī)導(dǎo)葉100%的滿負(fù)荷運(yùn)行，但是由于2、3級(jí)冷卻器未清灰，可能也存在堵塞現(xiàn)象，目前2#23500空壓機(jī)的最大流量偏低，能耗較高。

6 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

通過(guò)分析及后期檢修驗(yàn)證，喘振的真正原因是空氣過(guò)濾器后消音器處濾網(wǎng)被柳絮等雜物堵塞，空氣流通面積減少，空壓機(jī)吸入阻力增大。間接原因是由于2013年春季氣候環(huán)境適宜楊柳絮的繁殖，造成楊柳絮多年不遇的泛濫，在設(shè)備工作中未引起足夠重視，同時(shí)由于節(jié)省備件費(fèi)用的考慮未定期更換空氣過(guò)濾器濾筒，幾種因素的共同作用造成了此次喘振的發(fā)生。對(duì)于今后的設(shè)備管理還要以設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行為根本，定期更換易耗品，同時(shí)對(duì)于氣候環(huán)境的變化及時(shí)關(guān)注，排查影響制氧機(jī)安全運(yùn)行的因素，如楊柳絮的泛濫、空氣中碳?xì)浠衔锏脑黾拥取?/p>

Analysis of Gasp Vibrations of Air Separator for the 23500 m3/h Oxygen Generation Unit

LI Jiangtao
(The Oxygen Generation Plant of Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.,Anyang,Henan 455004,China)

Through analysis of gasp vibration occurrences in the air separator of a 23500 m3/h oxygen generation unit,it was found out that reduction of air passage area and increase of suction resistance of the air compressor caused by blocking of silencer filter screen behind the air filter by catkin and other substances had been the reason.Measures were taken from five aspects which successfully eliminated gasp vibration.

air separator;gasp vibration;air filter;blocking

TH45

B

1006-6764(2014)06-0042-03

2014－02－20

李江濤（1981-），男，2004年畢業(yè)于中原工學(xué)院熱能與動(dòng)力工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士學(xué)位，制氧工程師，現(xiàn)從事制氧生產(chǎn)管理工作。