包磊磊

摘 要：空壓機(jī)在運(yùn)行過程中頻繁損壞檢修，影響工藝裝置穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)合壓縮機(jī)運(yùn)行工況，針對存在的各種缺陷問題，提出壓縮機(jī)換型技術(shù)升級要求，通過各種技術(shù)實踐運(yùn)用，實現(xiàn)空壓機(jī)的長期穩(wěn)定運(yùn)行，實現(xiàn)換型改造的效益最大化。

關(guān)鍵詞：自動；排水；空壓機(jī)；長周期

1 設(shè)備簡介

我公司PSA裝置脫硫工段使用型壓縮機(jī)給系統(tǒng)增補(bǔ)空氣，該型設(shè)備在精脫硫工段在PSA工藝中有著非常關(guān)鍵的地位，其作用是脫除凈化氣中的有機(jī)硫和無機(jī)硫。由于有機(jī)硫和無機(jī)硫?qū)Ψ肿雍Y吸附劑及銅系催化劑都有著巨大的危害，因此為防止PSA-3吸附劑失效及后工段吸附劑失活，變壓吸附凈化段出口總硫含量必須控制在0.1ppm以下。精脫硫主要依靠向凈化氣中補(bǔ)入空氣和3.8MPa蒸汽在催化劑作用下與有機(jī)硫和無機(jī)硫進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)達(dá)到脫硫效果。其中補(bǔ)入空氣是利用空氣中的氧與硫化氫反應(yīng)，在去除有機(jī)硫的同時，增加脫硫劑的硫容。因此，一旦無法及時向系統(tǒng)補(bǔ)入空氣，就會很快造成系統(tǒng)總硫超標(biāo)，而一旦總硫超標(biāo)系統(tǒng)只能系統(tǒng)停車。

設(shè)備名稱：無油空壓機(jī)。型號：VW-1.3/50；制造廠商：安慶佰聯(lián)無油壓縮機(jī)有限公司；設(shè)備主要參數(shù)：進(jìn)氣壓力-常壓、額定出口壓力-5.0MPa、額定氣量-1.3m3/min、主軸轉(zhuǎn)速-750r/min、設(shè)備數(shù)量：兩套（雙機(jī)組）。

2 事情經(jīng)過

經(jīng)過一段時間的運(yùn)行以來，設(shè)備頻繁出現(xiàn)故障檢修，單臺設(shè)備的檢修周期為3～10天，每次檢修幾乎都會對閥片及活塞進(jìn)行更換。由于頻繁檢修空壓機(jī)，使水解脫硫塔內(nèi)空氣補(bǔ)入量不穩(wěn)定，直接導(dǎo)致工藝方面控制產(chǎn)品氣硫含量的難度增加，在兩臺空壓機(jī)同時故障情況下，甚至有可能使總硫超標(biāo)。該缺陷的負(fù)面影響主要有：

①增加了檢修人員的檢修負(fù)擔(dān)，及工藝操作人員工作負(fù)擔(dān)；

②增加了備件采購壓力；

③增加設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本；

④增加了工藝操作難度，給系統(tǒng)增添了不穩(wěn)定性，影響整個變壓吸附裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。該設(shè)備主要缺陷為：a設(shè)備入口及級間缺少除水裝置，在空氣濕度較大的氣象條件下，空氣中含有微量S情況下，空氣中的水分會在壓縮機(jī)三級積聚成液態(tài)，發(fā)生液擊現(xiàn)象，使三級出入口舌型閥片損壞。同時析出的水分還會腐蝕三級內(nèi)部各部件，比如氣缸、活塞、活塞環(huán)、氣閥板，使這些部件使用壽命大大縮短；b級間風(fēng)冷器質(zhì)量較差。本設(shè)備所采用的級間換熱器為鋁制風(fēng)冷器。在運(yùn)行期間多次發(fā)生二三級級間風(fēng)冷器開裂故障。這些開裂一般發(fā)生部位都比較隱蔽，難于排查，給檢修工作快速完成造成不少困難。級間管線和缸體采用空氣冷卻，冷卻效果差，換熱后溫度不穩(wěn)定，各級氣體入口溫度有超溫現(xiàn)象；c缸體材質(zhì)選用鑄鐵，在壓縮空氣過程和備車過程中空氣接觸會腐蝕缸壁，影響設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定；d級間管道連接為銅管漲接連接，在頻繁的拆卸檢修過程后，密封性失效嚴(yán)重；e原設(shè)計中空壓機(jī)采用電磁閥控制，當(dāng)其達(dá)到5.0MPa額定出口壓力后，空壓機(jī)會自動停止運(yùn)行，待壓力降低后重新啟動。這種控制方式可以保證空壓機(jī)間歇性運(yùn)行，大大降低設(shè)備磨損。由于空壓機(jī)綜合缺陷（主要為三級部件腐蝕問題）導(dǎo)致設(shè)備長期無法達(dá)到設(shè)計5.0MPa出口壓力要求，電磁閥控制無法自動控制空壓機(jī)自動開停，設(shè)備一直處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，磨損加速，壽命降低。工藝人員定期倒車無法徹底解決此問題；f入口過濾器質(zhì)量差。原裝入口過濾器為塑料制品，在使用一年以后全部損壞，后用自制絲網(wǎng)罩代替；g出口止逆閥閥芯設(shè)計有缺陷。出口止逆閥閥芯為尼龍，不耐高壓沖擊，在長期高壓運(yùn)行中，多次發(fā)生止逆閥閥芯破損變形導(dǎo)致止逆閥失效的故障。

綜上所述，該設(shè)備盡管價值不高，且結(jié)構(gòu)較為簡單，但對于系統(tǒng)的影響卻比較重要。設(shè)備人員一直想方設(shè)法保證其正常運(yùn)行，通過在其出口加裝手動排水閥人工手動排水的方法，在一定程度上延長了其頻繁檢修的周期。但由于設(shè)備本身固有缺陷，無法從根本上解決這個問題。故列入換型改造計劃。

3 解決方案

針對舊型空壓機(jī)運(yùn)行存在的各類問題，必須全方位對空壓機(jī)技術(shù)升級提升要求：

3.1 總體設(shè)計要求

3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)要求

壓縮機(jī)標(biāo)準(zhǔn)：API681；壓力容器標(biāo)準(zhǔn)：GB150 ；管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn)：GB151材料標(biāo)準(zhǔn)：JIS，ASTM， GB管法蘭標(biāo)準(zhǔn)：ANSI B16.5 150Lb焊接標(biāo)準(zhǔn)：ASME電氣標(biāo)準(zhǔn)：IEC所使用的標(biāo)準(zhǔn)均為符合行業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，如遇較高標(biāo)準(zhǔn)，按較高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3.1.2 工藝工況設(shè)計要求

3.1.3 結(jié)構(gòu)性能設(shè)計要求

①采用全無油活塞式，氣缸為不銹鋼材質(zhì)；

②空壓機(jī)主機(jī)出口必須有配套設(shè)備如：儲氣罐；

③選用旋風(fēng)離心式氣水分離集水器；選用大通徑自疏水閥，防阻塞或擊穿之隱患；

④為確?？諌簷C(jī)高度安全可靠，采用冗余設(shè)計原則，設(shè)置多重保護(hù)措施：電機(jī)過載、過熱、缺相、欠壓自動保護(hù)；卸荷、停機(jī)時排水、排氣，保證零壓啟動；設(shè)置壓力傳感器，檢測零壓力，確保零壓力啟動；

⑤必須采用全自動流量調(diào)節(jié)，卸荷時自動排水、排去級間余氣，確保每次啟動空載；

3.2 結(jié)構(gòu)形式

①壓縮機(jī)機(jī)組為整體橇裝式，所有零部件均安裝在同一公共底座上，產(chǎn)品出廠前均已聯(lián)接完畢，并經(jīng)試車檢驗，現(xiàn)場安裝工作量很少，只需連接好進(jìn)、出氣及進(jìn)出水管道即可；

②壓縮機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)型式為W型單作用往復(fù)活塞式壓縮機(jī)；

③壓縮機(jī)潤滑方式為全無油潤滑。即曲軸、連桿采用密封油脂潤滑，氣缸全無油潤滑。氣體不被潤滑油污染；

④壓縮機(jī)氣閥為高效舌簧閥；

⑤活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)采用碳纖維填充聚四氟乙烯制做；

⑥壓縮機(jī)冷卻方式為同步風(fēng)冷和壓縮氣缸水冷式；

⑦機(jī)器配置進(jìn)口過濾器及出口單向閥；

⑧壓力顯示為就地壓力表，耐震型機(jī)械式。

3.3 材質(zhì)升級

①曲軸箱：鑄鐵，整體鑄造，開式結(jié)構(gòu)；

②曲軸：球墨鑄鐵，裝配前做動平衡試驗，使整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，震動??；

③連桿：45，鍛造；

④一級氣缸、缸蓋、閥板材料為碳鋼材質(zhì)，二、三級氣缸及氣閥采用不銹鋼材料設(shè)計制作，均為水冷型。連接管道為不銹鋼；

⑤活塞材料為鋁合金，有利于散熱，活塞環(huán)和導(dǎo)向環(huán)材質(zhì)均為填充聚四氟乙稀，該材質(zhì)有良好的自潤滑性、耐磨性和導(dǎo)熱性，無需注油潤滑。（三級活塞材質(zhì)為不銹鋼）；

⑥氣閥采用舌簧閥結(jié)構(gòu)，閥片采用瑞典進(jìn)口不銹鋼材料；

⑦冷卻系統(tǒng)：中間冷卻器為全不銹鋼制成，分兩程，管內(nèi)走氣，管外走水。冷卻器集成排水系統(tǒng)：冷卻器下部安裝電子排水器及手動放水旁路；

⑧級間管道選用優(yōu)質(zhì)不銹鋼制作。

3.4 自動控制

①控制柜儀控和電機(jī)主控制分成兩部分布置，按防爆外殼設(shè)計，現(xiàn)場安裝；

②控制系統(tǒng)：采用PLC控制；現(xiàn)場安裝防爆操作柱，便于切換控制；

③機(jī)組成套電氣控制部分如下：西門子S7-200PLC（CPU224），控制機(jī)器運(yùn)行，采集壓力數(shù)據(jù)，人機(jī)界面為觸摸屏，顯示各級壓力，各級排水時間的設(shè)定，運(yùn)行指示，故障原因，機(jī)器運(yùn)行時間，以提示加油脂?？商峁┲悄芸刂萍扒袚Q點(diǎn)；

④所需控制線數(shù)要求：4X1.5平方銅芯線3根，電機(jī)線3X10平方銅芯線2根，4X0.5屏蔽線2根。

4 效果評估

通過連續(xù)24小時、連續(xù)72小時運(yùn)行情況看，設(shè)備基本達(dá)到設(shè)計要求，滿足工藝生產(chǎn)的需要，目前并入系統(tǒng)運(yùn)行，一切正常。壓縮機(jī)抽氣量：≥ 100Nm3/ 5.0MPa G（排氣壓力），允許流量和排氣壓力上下3%適當(dāng)調(diào)整量每臺空壓機(jī)均配有相應(yīng)的控制器，所有機(jī)組運(yùn)行參數(shù)可在面板上直接進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，在顯示屏中隨時顯示各技術(shù)運(yùn)行參數(shù)、報警、運(yùn)行指示狀態(tài)及故障原因。根據(jù)壓縮機(jī)系統(tǒng)中的耗氣量，用全負(fù)荷或空載自動控制壓縮機(jī)的啟運(yùn)、運(yùn)行或停機(jī)。高可靠的自動啟停功能，出口空氣緩沖罐壓力連鎖，增加各級緩沖罐，具備各級自動排水，由電磁閥控制。因裝備實現(xiàn)了智能化，實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)，本次設(shè)備升級換型共花費(fèi)15萬元，改造實現(xiàn)了有效替代，降低了設(shè)備的維護(hù)成本，實現(xiàn)了設(shè)備長周期穩(wěn)定運(yùn)行。