杜亞州，張砷釔

（河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600）

合成氣壓縮機是甲醇裝置重要的動設備之一，保證著甲醇裝置的長周期與高負荷的運行。自低溫甲醇洗的凈化氣與氫回收裝置的富氫氣相混合后，進入合成氣壓縮機新鮮氣壓縮段進行壓縮，然后進入合成氣壓縮機的循環(huán)壓縮段入口，與來自甲醇合成工序的循環(huán)氣體相混合后，進入循環(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，當合成氣壓縮機出現(xiàn)故障時，甲醇裝置將面臨停產的風險，為此，如何保障合成氣壓縮機的正常運行，是甲醇裝置生產運行的關鍵因素。

1 結構形式與原理

河南龍宇煤化工有限公司公司一期50 萬t 甲醇裝置中合成氣壓縮機采用離心式，型號為STC-SV（10-7-A），西門子制造，單缸兩端六級結構，如圖1所示，由一臺汽輪機驅動，聯(lián)軸器為膜片式，缸體為筒式缸體，驅動機一側為筒底，自由端作為筒蓋敞開[2]。內殼組件為筒型組件從自由端插入，用限位器確定其位置，內殼組件在水平剖分型隔板的兩端帶有進口和出口蝸室，而且裝有軸封和軸承，葉輪采用三元流?；O計，葉輪過盈裝配在無鍵的光滑的軸上，葉輪采用數(shù)控機床加工，葉輪焊后采用真空熱處理[3]。隔板為無葉擴壓器和葉片回流器的組合件，隔板為水平剖分式，各級間的水平結合面裝設O 型圈，無氣體泄漏。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，帶有自動調心功能，葉輪口環(huán)和平衡盤密封件采用軟材料、小間隙密封方式，減小內泄漏，軸端密封采用串聯(lián)式干氣密封[4]。

2 實際案例

2021年3月22日19 時6 分，公司合成氣壓縮機因驅動端軸振動VX/YE15312 瞬間上漲而觸發(fā)聯(lián)鎖跳車，經調取振動、溫度趨勢分析，發(fā)現(xiàn)驅動端及非驅動端的振值為同時上漲，但非驅動端振值上漲較慢，最終原因是驅動端振值過高超過聯(lián)鎖跳車值（81 μm）而跳車，跳車后汽輪機盤車自啟，合成氣壓縮機經檢查盤車正常。因無法查明驅動端振值為何突然上漲至跳車值，公司經商議進行沖轉試機，查看壓縮機的軸承溫度、振動有無異常變化。19 時52 分啟動試機，啟動后機組沖轉至2 000 轉時，驅動端軸承溫度上漲較快，達135 ℃最終果斷停車，初步判定為驅動端軸承可能損壞，機組轉子存在不平衡量，必須對其進行搶修。

3 拆檢過程與原因分析

因驅動端軸承振值高而跳車，試機過程中驅動端軸承溫度過高無法運行，為此公司采取從后向前檢修方式，先拆檢驅動軸承，逐步向前排查原因。

3.1 驅動端軸承

拆開軸承發(fā)現(xiàn)驅動端軸承巴氏合金燒毀；潤滑油油質較差，軸承上油污較多，驅動端軸承銷釘一枚反裝，一枚缺失。分析應為跳車后試機時驅動端軸承溫度過，從而超過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 非驅動端干氣密封

因在合成氣壓縮機的前期檢修過程中，發(fā)現(xiàn)非驅動端二級靜環(huán)出現(xiàn)過破損現(xiàn)象，后對干氣密封進行了返廠維修。經商議，此次對非驅動端干氣密封進行檢查并更換新備件，但經對拆下的機封進行檢查，未發(fā)現(xiàn)拆下的機封存在異常。

3.3 拆缸體后檢查轉子

對轉子進行抽出檢查，發(fā)現(xiàn)第一至第六級葉輪的級間通流部件上存在附著性雜物，尤其是第一級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。經對機組末級葉輪進行檢查發(fā)現(xiàn)，末級葉輪流道葉片有一處變形嚴重，其余葉輪流道葉片也有輕微損傷，如圖3所示。在機組二段檢查過程中，發(fā)現(xiàn)二段入口導流體中下半部分多處導流葉片斷裂，如圖4所示，其余導流體部位的導葉均出現(xiàn)不同程度的損傷。

初步判斷此次壓縮機振值突然上漲跳車的原因應為合成氣壓縮機入口處的工藝氣較臟，粉塵雜質通過一級入口附著于各級葉輪上，隨著轉子的不斷運轉一級入口附著雜物逐步達到臨界值，從而脫落進入各級葉輪引起軸振動，打破了原有高速運轉時的動平衡，造成軸的不平衡狀態(tài)[6]，導致在不平衡的振動狀態(tài)下二段入口處渦流加劇，二段入口的導葉片長期處于高溫高壓高負荷狀態(tài)，本就存在疲勞損傷，進而在此不平衡的振動、渦流狀態(tài)下出現(xiàn)斷裂，斷裂的導葉片進入高速旋轉的末級葉輪中，將末級葉輪進口流道葉片打壞，從而加劇轉子整體的不平衡性，造成振值上漲跳車[7]。為此，繼續(xù)進行如下拆檢進行驗證。

3.4 入口分離器

因一段的各級葉輪附著性雜物較多，尤其是一級葉輪上最多，為驗證入口過濾器、分離器是否存在異常，導致工藝氣內含有較多雜質，從而進入壓縮機附著于各級葉輪上，為此分別對一、二級入口分離器S15301、S15302 進行檢查。

3.4.1 一級入口分離器

對S15301 一級入口分離器進行檢查，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，并且堵塞嚴重，從而證實了一級入口的工藝氣較臟，氣體中含有雜質較多。

3.4.2 二級入口分離器

經對S15302 二級入口分離器進行檢查，內部絲網(wǎng)除沫器未見異常，除沫器床層平穩(wěn)，分離器內部較為干凈，無粉塵等雜質。

3.5 一級入口分離器止回閥及入口過濾器檢查

經對S15302 二級入口分離器出口止回閥進行檢查，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)過入口過濾器吸癟的現(xiàn)象，此次加強對一、二級入口過濾器的檢查，防止再次出現(xiàn)吸癟現(xiàn)象，經檢查較為干凈，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

據(jù)機組的拆檢情況，又根據(jù)對一、二級分離器、和一、二級過濾網(wǎng)及分離器出口止回閥的拆檢情況，也證實了前期的判斷。此次對一級分離器內部進行了清理，對絲網(wǎng)除沫器進行了清洗，清洗完畢后重新進行了安裝固定，避免再次被吹翻；對一級分離器出口止逆閥內件進行了拆除，對止逆閥筒體進行了回裝；二級分離器檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常。機組解體過程中兩端干氣密封均完好，停機期間對干氣密封管線進行了吹掃，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，但因無備件，此次未進行更換。

4 轉子維修

據(jù)轉子拆檢情況轉子已無法繼續(xù)運轉，公司商議后決定將轉子及末級導流體進行外送至西安陜鼓動力股份公司進行維修，因入口導流體導葉斷裂導致平衡盤側葉輪打傷，返廠主要維修內容為轉子損傷部位處理；轉子低速、高速動平衡；導流體清理、探傷、損傷部位處理等。經陜鼓對轉子進行檢查、討論，形成2 套解決方案。

方案一：對葉輪的損傷葉片進行打磨，消除損傷部位；損傷葉片對面選擇一個葉片切割打磨，以使葉輪本身對稱、平衡。

方案二：葉輪損傷的葉片進行激光熔敷修復。

經共同對兩種方案進行對比，相比之下方案二更為可靠，但此方案需要將轉子上的平衡盤、葉輪全部熱拆下來，葉輪單獨做激光熔敷；單個葉輪超速試驗，動平衡，轉子組裝等工序；同時激光熔敷的方案有不確定因素，如葉輪、平衡盤拆卸過程，有熱拆損傷或者拆不下來的風險[8]。葉片激光熔覆量較大，可能會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并存在不確定性，如果一切順利，整個工期預計15～20 天；如不順利，則時間無法預計，而方案一工期預計7 天即可完成，同時打磨葉片的方案已經在其他公司合成氣機組轉子上成功試用，作為臨時處理方案進行應急處理[9]。最終，公司采取第一種方案，并對轉子上報采購計劃。

首先對轉子進行噴砂除銹，后對轉子及葉輪進行著色探傷，對轉子及葉輪內部流道進行清洗，對末級葉輪進口葉片處進行打磨修復處理，修復后的葉輪如圖7所示。

對進氣導向裝置導流葉片進行打磨修復、去毛刺處理，對導流葉片與導流體焊縫進行著色探傷，對存在缺陷的焊縫處進行了補焊，如圖8所示。完工后對轉子進行多次高速動平衡直至試驗合格。

維修好的轉子到達公司后立即進行回裝，最終于3月30日檢修結束，投用一、二級干氣密封后發(fā)現(xiàn)一級密封氣過濾器前后壓差達到280 kPa，經與機封廠家溝通后確認為機組開機后會有所好轉，3月31日進行機組試機，試運行期間一級密封過濾器壓差進一步增加達到480 kPa，但干氣密封系統(tǒng)泄漏量正常，最后成功升至正常轉速并運行至今，除一級干氣密封過濾器壓差高外無其他異?，F(xiàn)象，機組各項運行參數(shù)平穩(wěn)。

5 結束語

合成氣壓縮機是甲醇生產裝置的命脈，是持續(xù)運行的關鍵，壓縮機故障時外在表現(xiàn)都是振值高、軸承溫度高，但內部原因則有多種，嚴重時便會損壞轉子，導致機組無法運行，造成裝置長期停車[10]。此次，公司歷時9 天完成合成氣壓縮機的檢修及轉子維修工作，不僅僅是一次經驗和教訓，同時也是合成氣壓縮機轉子修復的進一步驗證。在合成氣壓縮機的運行過程中，不僅僅要關注壓縮機的各項運行參數(shù)，同時還要定期檢查和清洗一、二級分離器的絲網(wǎng)除沫器，確保除沫器的正常；確保一、二級入口過濾器的正常；加強計劃性檢修工作，確保定期對機組進行大修，對轉子進行全面檢查清洗，保證轉子的正常運行。同時還要對壓縮機葉輪入口的導流葉片進行清洗，避免積灰現(xiàn)象，對焊縫進行著色探傷，對疲勞損傷的導流葉片焊縫及時發(fā)現(xiàn)并修復等，才能保證合成氣壓縮機的平穩(wěn)運行，避免出現(xiàn)跳車等現(xiàn)象的發(fā)生。