王兆鑫

（金川集團股份有限公司，甘肅金昌 737100）

0 引言

金川集團股份有限公司公司1臺VK50-3離心壓縮機是14 000 Nm3/h制氧機組主空壓機，由西門子公司設(shè)計制造，采用三級壓縮二級冷卻，入口有國產(chǎn)自潔式過濾器。該設(shè)備的工作介質(zhì)為空氣，進口流量106 870 m3/h，出口壓力0.64 MPa；電機功率7100 kW，轉(zhuǎn)速1500 r/min；一級振動和二級振動均為75 μm報警、90 μm 跳機，三級振動為 65 μm 報警、85 μm 跳機。設(shè)備于2002年投運，每運行3萬h解體檢修1次。

1 故障現(xiàn)象

2018年6月18日7：20至8：40，壓縮機出現(xiàn)二級X向振動值（15～46）μm、Y 向振動值在（18～42）μm 波動的異?，F(xiàn)象；同時壓縮機一級、三級振動同時出現(xiàn)小幅波動，運行聲音也出現(xiàn)異常，一級氣體冷卻器氣側(cè)排水量增加。8：40至9：10，壓縮機出現(xiàn)二級X向和Y向軸振動值最高分別上升到58 μm和52 μm（圖1）。對空壓機冷卻器氣側(cè)排出的水取樣化驗，硬度為30 mol/L，懷疑壓縮機氣體冷卻器泄漏引起二級X向和Y向軸振動來回波動。

圖1 壓縮機二級軸振動運行趨勢

2 原因分析

10：20 開始，制氧機組各系統(tǒng)逐步退出運行，11：06，空壓機正常停車。停車后一、二級氣體冷卻器氣側(cè)排出水分顏色變?yōu)樗{綠色，用試紙檢驗pH為4、呈酸性（圖2）。壓縮機停車后檢查各級軸振動探頭，無異常；對一、二級氣體冷卻器水壓試驗，未發(fā)現(xiàn)泄漏。拆除壓縮機二、三級入口管道，發(fā)現(xiàn)一級冷卻器頂部、捕霧器表面及出氣管口、二級入口彎管內(nèi)有大量粘結(jié)物，二級葉輪及其迎風面也有大量粘結(jié)物（圖3）。粘結(jié)物取樣后，磨成粉，大部分溶于純凈水，用試紙測得pH為9。隨后對壓縮機一、二、三級軸承及一、二、三級葉輪進行檢查，各級軸承和一、二、三級葉輪正常。

圖2 壓縮機冷卻器排出水

圖3 二級葉輪迎風面粘結(jié)物

針對壓縮機上述現(xiàn)象進行分析，是葉輪表面粘結(jié)物脫落，導致二級葉輪動平衡破壞，造成壓縮機二級軸振動大幅波動。對冷卻器氣側(cè)綠色排水及粘結(jié)物進行化學分析，結(jié)果如表1、表2所示。其中，排水中H+含量為0.01 mol/L。

表1 冷卻器氣側(cè)排水中離子種類及其含量 g/L

表2 粘結(jié)物中離子種類及其含量

從表1和表2可以看出，粘結(jié)物的主要形成以及造成冷卻器排水顏色異常的原因主要是：空氣中的SO2，H2O及O2進入冷卻器后，與冷卻器銅翅片中的銅元素發(fā)生化學反應，形成硫酸銅CuSO4，構(gòu)成化學腐蝕。同時，空氣中的O2，Cl2及CO2同樣與銅翅片發(fā)生化學腐蝕：Cl2+Cu→CuCl2，O2+Cu→CuO，CO2+Cu+O2+H2O→CuCO3+H2O。腐蝕過程會產(chǎn)生亞硫酸銅、次氯酸銅、碳酸銅等中間產(chǎn)物，但最終會生成穩(wěn)定的銅鹽、氯化銅及硫酸銅，附著在一級冷卻器頂部、捕霧器表面及出氣管口、二級入口彎管、二級葉輪。另外，空氣中的水分可成倍加速以上3種氣體對銅翅片的腐蝕速度。

從14 000 Nm3/h制氧機組運行外圍環(huán)境分析，機組廠房四周都是冶煉廠和化工廠設(shè)施，南面是冶煉廠閃速爐涼水池，其水中含有大量的Cl-，Na+及SO42-等離子；西面和北面是冶煉廠鎳電解的余氯吸收系統(tǒng)和碳酸鈉粉末儲罐，東面是化工廠硫酸系統(tǒng)。壓縮機加工的空氣中雜質(zhì)亞硫酸鈉、硫酸鈉液霧含量較多，這些液霧經(jīng)過壓縮機一級壓縮后，在冷卻器上脫水析出形成結(jié)晶體附著在出口管道及二級葉輪表面。

因此，造成壓縮機出現(xiàn)以上問題的主要原因，是周邊冶煉化工單位的生產(chǎn)系統(tǒng)排放物過多。

3 故障處置

拆除空壓機二級蝸殼型環(huán)和插件后清理葉輪表面粘結(jié)物后對二級葉輪表面實施著色探傷，結(jié)果顯示葉輪表面狀況良好。清理冷卻器頂部、出氣管口及二級入口彎管粘結(jié)物，并對其做防護處理后回裝。清除一、二、三級軸承表面積碳回裝。壓縮機檢修結(jié)束并于6月22日啟動，各級振動值恢復到了原正常運行指標，且運行數(shù)據(jù)穩(wěn)定。