杜亞州，張砷釔

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

合成氣壓縮機(jī)是甲醇裝置重要的動(dòng)設(shè)備之一，保證著甲醇裝置的長(zhǎng)周期與高負(fù)荷的運(yùn)行。自低溫甲醇洗的凈化氣與氫回收裝置的富氫氣相混合后，進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)新鮮氣壓縮段進(jìn)行壓縮，然后進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)的循環(huán)壓縮段入口，與來(lái)自甲醇合成工序的循環(huán)氣體相混合后，進(jìn)入循環(huán)段壓縮然后去甲醇合成工序[1]。此工序是甲醇裝置的重要工序，當(dāng)合成氣壓縮機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，甲醇裝置將面臨停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，為此，如何保障合成氣壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，是甲醇裝置生產(chǎn)運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

1 結(jié)構(gòu)形式與原理

河南龍宇煤化工有限公司公司一期50 萬(wàn)t 甲醇裝置中合成氣壓縮機(jī)采用離心式，型號(hào)為STC-SV（10-7-A），西門子制造，單缸兩端六級(jí)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，由一臺(tái)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，聯(lián)軸器為膜片式，缸體為筒式缸體，驅(qū)動(dòng)機(jī)一側(cè)為筒底，自由端作為筒蓋敞開[2]。內(nèi)殼組件為筒型組件從自由端插入，用限位器確定其位置，內(nèi)殼組件在水平剖分型隔板的兩端帶有進(jìn)口和出口蝸室，而且裝有軸封和軸承，葉輪采用三元流模化設(shè)計(jì)，葉輪過(guò)盈裝配在無(wú)鍵的光滑的軸上，葉輪采用數(shù)控機(jī)床加工，葉輪焊后采用真空熱處理[3]。隔板為無(wú)葉擴(kuò)壓器和葉片回流器的組合件，隔板為水平剖分式，各級(jí)間的水平結(jié)合面裝設(shè)O 型圈，無(wú)氣體泄漏。徑向軸承為帶噴油嘴的5 塊可傾瓦軸承，推力軸承為兩面各6 塊瓦的帶噴油嘴的雙金斯伯雷軸承，帶有自動(dòng)調(diào)心功能，葉輪口環(huán)和平衡盤密封件采用軟材料、小間隙密封方式，減小內(nèi)泄漏，軸端密封采用串聯(lián)式干氣密封[4]。

2 實(shí)際案例

2021年3月22日19 時(shí)6 分，公司合成氣壓縮機(jī)因驅(qū)動(dòng)端軸振動(dòng)VX/YE15312 瞬間上漲而觸發(fā)聯(lián)鎖跳車，經(jīng)調(diào)取振動(dòng)、溫度趨勢(shì)分析，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端及非驅(qū)動(dòng)端的振值為同時(shí)上漲，但非驅(qū)動(dòng)端振值上漲較慢，最終原因是驅(qū)動(dòng)端振值過(guò)高超過(guò)聯(lián)鎖跳車值（81 μm）而跳車，跳車后汽輪機(jī)盤車自啟，合成氣壓縮機(jī)經(jīng)檢查盤車正常。因無(wú)法查明驅(qū)動(dòng)端振值為何突然上漲至跳車值，公司經(jīng)商議進(jìn)行沖轉(zhuǎn)試機(jī)，查看壓縮機(jī)的軸承溫度、振動(dòng)有無(wú)異常變化。19 時(shí)52 分啟動(dòng)試機(jī)，啟動(dòng)后機(jī)組沖轉(zhuǎn)至2 000 轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)端軸承溫度上漲較快，達(dá)135 ℃最終果斷停車，初步判定為驅(qū)動(dòng)端軸承可能損壞，機(jī)組轉(zhuǎn)子存在不平衡量，必須對(duì)其進(jìn)行搶修。

3 拆檢過(guò)程與原因分析

因驅(qū)動(dòng)端軸承振值高而跳車，試機(jī)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)端軸承溫度過(guò)高無(wú)法運(yùn)行，為此公司采取從后向前檢修方式，先拆檢驅(qū)動(dòng)軸承，逐步向前排查原因。

3.1 驅(qū)動(dòng)端軸承

拆開軸承發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端軸承巴氏合金燒毀；潤(rùn)滑油油質(zhì)較差，軸承上油污較多，驅(qū)動(dòng)端軸承銷釘一枚反裝，一枚缺失。分析應(yīng)為跳車后試機(jī)時(shí)驅(qū)動(dòng)端軸承溫度過(guò)，從而超過(guò)巴氏合金的使用溫度，造成軸承巴氏合金燒毀的現(xiàn)象[5]。

3.2 非驅(qū)動(dòng)端干氣密封

因在合成氣壓縮機(jī)的前期檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端二級(jí)靜環(huán)出現(xiàn)過(guò)破損現(xiàn)象，后對(duì)干氣密封進(jìn)行了返廠維修。經(jīng)商議，此次對(duì)非驅(qū)動(dòng)端干氣密封進(jìn)行檢查并更換新備件，但經(jīng)對(duì)拆下的機(jī)封進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)拆下的機(jī)封存在異常。

3.3 拆缸體后檢查轉(zhuǎn)子

對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行抽出檢查，發(fā)現(xiàn)第一至第六級(jí)葉輪的級(jí)間通流部件上存在附著性雜物，尤其是第一級(jí)葉輪上附著的雜物最為明顯，并且成不均勻狀態(tài)分布，如圖2所示。經(jīng)對(duì)機(jī)組末級(jí)葉輪進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，末級(jí)葉輪流道葉片有一處變形嚴(yán)重，其余葉輪流道葉片也有輕微損傷，如圖3所示。在機(jī)組二段檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)二段入口導(dǎo)流體中下半部分多處導(dǎo)流葉片斷裂，如圖4所示，其余導(dǎo)流體部位的導(dǎo)葉均出現(xiàn)不同程度的損傷。

初步判斷此次壓縮機(jī)振值突然上漲跳車的原因應(yīng)為合成氣壓縮機(jī)入口處的工藝氣較臟，粉塵雜質(zhì)通過(guò)一級(jí)入口附著于各級(jí)葉輪上，隨著轉(zhuǎn)子的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)一級(jí)入口附著雜物逐步達(dá)到臨界值，從而脫落進(jìn)入各級(jí)葉輪引起軸振動(dòng)，打破了原有高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)平衡，造成軸的不平衡狀態(tài)[6]，導(dǎo)致在不平衡的振動(dòng)狀態(tài)下二段入口處渦流加劇，二段入口的導(dǎo)葉片長(zhǎng)期處于高溫高壓高負(fù)荷狀態(tài)，本就存在疲勞損傷，進(jìn)而在此不平衡的振動(dòng)、渦流狀態(tài)下出現(xiàn)斷裂，斷裂的導(dǎo)葉片進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的末級(jí)葉輪中，將末級(jí)葉輪進(jìn)口流道葉片打壞，從而加劇轉(zhuǎn)子整體的不平衡性，造成振值上漲跳車[7]。為此，繼續(xù)進(jìn)行如下拆檢進(jìn)行驗(yàn)證。

3.4 入口分離器

因一段的各級(jí)葉輪附著性雜物較多，尤其是一級(jí)葉輪上最多，為驗(yàn)證入口過(guò)濾器、分離器是否存在異常，導(dǎo)致工藝氣內(nèi)含有較多雜質(zhì)，從而進(jìn)入壓縮機(jī)附著于各級(jí)葉輪上，為此分別對(duì)一、二級(jí)入口分離器S15301、S15302 進(jìn)行檢查。

3.4.1 一級(jí)入口分離器

對(duì)S15301 一級(jí)入口分離器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)分離器底部雜物較多，如圖5所示。

分離器內(nèi)部的絲網(wǎng)除沫器一半被吹翻，拆出的絲網(wǎng)除沫器粉塵較多，如圖6所示，并且堵塞嚴(yán)重，從而證實(shí)了一級(jí)入口的工藝氣較臟，氣體中含有雜質(zhì)較多。

3.4.2 二級(jí)入口分離器

經(jīng)對(duì)S15302 二級(jí)入口分離器進(jìn)行檢查，內(nèi)部絲網(wǎng)除沫器未見(jiàn)異常，除沫器床層平穩(wěn)，分離器內(nèi)部較為干凈，無(wú)粉塵等雜質(zhì)。

3.5 一級(jí)入口分離器止回閥及入口過(guò)濾器檢查

經(jīng)對(duì)S15302 二級(jí)入口分離器出口止回閥進(jìn)行檢查，發(fā)下止回閥法閥芯閥板出現(xiàn)脫落，取出脫落閥板后回裝。因前期出現(xiàn)過(guò)入口過(guò)濾器吸癟的現(xiàn)象，此次加強(qiáng)對(duì)一、二級(jí)入口過(guò)濾器的檢查，防止再次出現(xiàn)吸癟現(xiàn)象，經(jīng)檢查較為干凈，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

據(jù)機(jī)組的拆檢情況，又根據(jù)對(duì)一、二級(jí)分離器、和一、二級(jí)過(guò)濾網(wǎng)及分離器出口止回閥的拆檢情況，也證實(shí)了前期的判斷。此次對(duì)一級(jí)分離器內(nèi)部進(jìn)行了清理，對(duì)絲網(wǎng)除沫器進(jìn)行了清洗，清洗完畢后重新進(jìn)行了安裝固定，避免再次被吹翻；對(duì)一級(jí)分離器出口止逆閥內(nèi)件進(jìn)行了拆除，對(duì)止逆閥筒體進(jìn)行了回裝；二級(jí)分離器檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常。機(jī)組解體過(guò)程中兩端干氣密封均完好，停機(jī)期間對(duì)干氣密封管線進(jìn)行了吹掃，檢查發(fā)現(xiàn)干氣密封工藝氣氣源出口止逆閥密封面損壞，但因無(wú)備件，此次未進(jìn)行更換。

4 轉(zhuǎn)子維修

據(jù)轉(zhuǎn)子拆檢情況轉(zhuǎn)子已無(wú)法繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，公司商議后決定將轉(zhuǎn)子及末級(jí)導(dǎo)流體進(jìn)行外送至西安陜鼓動(dòng)力股份公司進(jìn)行維修，因入口導(dǎo)流體導(dǎo)葉斷裂導(dǎo)致平衡盤側(cè)葉輪打傷，返廠主要維修內(nèi)容為轉(zhuǎn)子損傷部位處理；轉(zhuǎn)子低速、高速動(dòng)平衡；導(dǎo)流體清理、探傷、損傷部位處理等。經(jīng)陜鼓對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢查、討論，形成2 套解決方案。

方案一：對(duì)葉輪的損傷葉片進(jìn)行打磨，消除損傷部位；損傷葉片對(duì)面選擇一個(gè)葉片切割打磨，以使葉輪本身對(duì)稱、平衡。

方案二：葉輪損傷的葉片進(jìn)行激光熔敷修復(fù)。

經(jīng)共同對(duì)兩種方案進(jìn)行對(duì)比，相比之下方案二更為可靠，但此方案需要將轉(zhuǎn)子上的平衡盤、葉輪全部熱拆下來(lái)，葉輪單獨(dú)做激光熔敷；單個(gè)葉輪超速試驗(yàn)，動(dòng)平衡，轉(zhuǎn)子組裝等工序；同時(shí)激光熔敷的方案有不確定因素，如葉輪、平衡盤拆卸過(guò)程，有熱拆損傷或者拆不下來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)[8]。葉片激光熔覆量較大，可能會(huì)在焊縫部位形成新的裂紋，存在多次返工的可能。并且此方案工期較長(zhǎng)并存在不確定性，如果一切順利，整個(gè)工期預(yù)計(jì)15～20 天；如不順利，則時(shí)間無(wú)法預(yù)計(jì)，而方案一工期預(yù)計(jì)7 天即可完成，同時(shí)打磨葉片的方案已經(jīng)在其他公司合成氣機(jī)組轉(zhuǎn)子上成功試用，作為臨時(shí)處理方案進(jìn)行應(yīng)急處理[9]。最終，公司采取第一種方案，并對(duì)轉(zhuǎn)子上報(bào)采購(gòu)計(jì)劃。

首先對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行噴砂除銹，后對(duì)轉(zhuǎn)子及葉輪進(jìn)行著色探傷，對(duì)轉(zhuǎn)子及葉輪內(nèi)部流道進(jìn)行清洗，對(duì)末級(jí)葉輪進(jìn)口葉片處進(jìn)行打磨修復(fù)處理，修復(fù)后的葉輪如圖7所示。

對(duì)進(jìn)氣導(dǎo)向裝置導(dǎo)流葉片進(jìn)行打磨修復(fù)、去毛刺處理，對(duì)導(dǎo)流葉片與導(dǎo)流體焊縫進(jìn)行著色探傷，對(duì)存在缺陷的焊縫處進(jìn)行了補(bǔ)焊，如圖8所示。完工后對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行多次高速動(dòng)平衡直至試驗(yàn)合格。

維修好的轉(zhuǎn)子到達(dá)公司后立即進(jìn)行回裝，最終于3月30日檢修結(jié)束，投用一、二級(jí)干氣密封后發(fā)現(xiàn)一級(jí)密封氣過(guò)濾器前后壓差達(dá)到280 kPa，經(jīng)與機(jī)封廠家溝通后確認(rèn)為機(jī)組開機(jī)后會(huì)有所好轉(zhuǎn)，3月31日進(jìn)行機(jī)組試機(jī)，試運(yùn)行期間一級(jí)密封過(guò)濾器壓差進(jìn)一步增加達(dá)到480 kPa，但干氣密封系統(tǒng)泄漏量正常，最后成功升至正常轉(zhuǎn)速并運(yùn)行至今，除一級(jí)干氣密封過(guò)濾器壓差高外無(wú)其他異?，F(xiàn)象，機(jī)組各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)平穩(wěn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

合成氣壓縮機(jī)是甲醇生產(chǎn)裝置的命脈，是持續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵，壓縮機(jī)故障時(shí)外在表現(xiàn)都是振值高、軸承溫度高，但內(nèi)部原因則有多種，嚴(yán)重時(shí)便會(huì)損壞轉(zhuǎn)子，導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法運(yùn)行，造成裝置長(zhǎng)期停車[10]。此次，公司歷時(shí)9 天完成合成氣壓縮機(jī)的檢修及轉(zhuǎn)子維修工作，不僅僅是一次經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，同時(shí)也是合成氣壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子修復(fù)的進(jìn)一步驗(yàn)證。在合成氣壓縮機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，不僅僅要關(guān)注壓縮機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)還要定期檢查和清洗一、二級(jí)分離器的絲網(wǎng)除沫器，確保除沫器的正常；確保一、二級(jí)入口過(guò)濾器的正常；加強(qiáng)計(jì)劃性檢修工作，確保定期對(duì)機(jī)組進(jìn)行大修，對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行全面檢查清洗，保證轉(zhuǎn)子的正常運(yùn)行。同時(shí)還要對(duì)壓縮機(jī)葉輪入口的導(dǎo)流葉片進(jìn)行清洗，避免積灰現(xiàn)象，對(duì)焊縫進(jìn)行著色探傷，對(duì)疲勞損傷的導(dǎo)流葉片焊縫及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)等，才能保證合成氣壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，避免出現(xiàn)跳車等現(xiàn)象的發(fā)生。