杜淑平

（山西焦化集團(tuán)有限公司，山西 洪洞 041606）

1 基本情況

甲醇廠空分車間6 臺(tái)氧壓機(jī)為立式、三級(jí)四列（其中一級(jí)為2 個(gè)氣缸，二、三級(jí)各1 個(gè)氣缸）、雙作用、水冷卻、無(wú)潤(rùn)滑、活塞式氧氣壓縮機(jī)。其主要作用為：將空分裝置生產(chǎn)的氧氣加壓后送至一、二系統(tǒng)轉(zhuǎn)化爐。

氧壓機(jī)的填料是密封活塞桿與氣缸之間間隙的主要部件，填料函溫度能直接反映氧氣的泄漏情況及填料的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。2016 年1#氧壓機(jī)發(fā)生著火事故后，為了提高氧壓機(jī)的安全性能，公司決定將二、三級(jí)填料函材質(zhì)由原來(lái)的3Cr13 改為青錫銅材料，填料環(huán)由三六瓣改為四瓣整體式填料環(huán)，提高密封器的散熱效果、阻燃效果，降低泄漏氧氣的溫度及摩擦起火的可能性。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，三級(jí)填料環(huán)的運(yùn)行時(shí)間較短，運(yùn)行50 d 左右填料環(huán)就會(huì)磨損、失效，導(dǎo)致填料函泄漏氣溫度升高至80 ℃、泄漏量變大而不得不停機(jī)檢修，從而導(dǎo)致頻繁的倒車，影響設(shè)備的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

2 原因分析

2.1 材料方面

非金屬類填料環(huán)的特性（耐磨性、熱穩(wěn)定性、塑性、高溫下的膨脹性、化學(xué)穩(wěn)定性等等）影響其使用周期，其由材料的配比所決定，這方面由填料環(huán)的制造廠家所決定。

2.2 加工方面

填料環(huán)的表面粗糙度、各種加工尺寸、內(nèi)孔透光率且與活塞桿的最大間隙、切口透光率且最大間隙、端面的平行度等，其由制造廠家進(jìn)行加工保證。

2.3 裝配方面

合理的軸向間隙、徑向間隙、開(kāi)口間隙；徑向、切向環(huán)的安裝方向；密封面（填料環(huán)與活塞桿、填料盒所形成的密封面，包括填料環(huán)表面、活塞桿表面、填料合的側(cè)面）的粗糙度；拉緊彈簧的預(yù)緊力；活塞桿中心與各填料盒中心同心程度（活塞桿的跳動(dòng)）；活塞桿的圓柱度。其他方面原因還有介質(zhì)中的雜質(zhì)進(jìn)入填料環(huán)；冷卻效果差。

3 采取的主要措施

針對(duì)這一情況，決定重點(diǎn)從以下幾方面開(kāi)展工作，探索延長(zhǎng)填料環(huán)使用周期的辦法：

1）由杭氧生產(chǎn)的銅填料函每組填料環(huán)與盒套的徑向間隙第一組間隙為0.4～0.6 mm，其余6 組為0.3～0.4 mm，開(kāi)封黃河生產(chǎn)的不銹鋼填料函使用的填料環(huán)的間隙均為0.5～0.8 mm。懷疑杭氧的填料環(huán)間隙偏小，在運(yùn)行過(guò)程中活塞桿與填料環(huán)摩擦，溫度升高膨脹后間隙變小加快了填料環(huán)的磨損。在2022 年6 月12 日對(duì)3#氧壓機(jī)檢修時(shí)，通過(guò)研磨填料環(huán)墊環(huán)，將三級(jí)填料函每組填料環(huán)與盒套的徑向間隙加大至0.6 mm 左右進(jìn)行試驗(yàn)。在3#氧壓機(jī)運(yùn)行56 d 時(shí)，填料函泄漏氣溫度在75 ℃左右（指標(biāo)為≤80 ℃），此次加大徑向間隙的辦法效果不明顯。

2）考慮到填料環(huán)在高溫、高壓環(huán)境下的耐磨性可能降低，導(dǎo)致填料環(huán)磨損較快的情況，通過(guò)在各機(jī)組的抽油煙氮?dú)夤艿郎弦獨(dú)夤苤粮魈盍虾帲M(jìn)行通氮?dú)獯祾咛盍虾盎钊麠U，以降低填料環(huán)的溫度，達(dá)到提高填料環(huán)使用周期的目的。通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行觀察，通氮?dú)獯祾咛盍虾盎钊麠U降低填料環(huán)溫度的辦法沒(méi)有明顯效果。

3）因在填料函外部通氮?dú)饨禍氐男Ч幻黠@，研究小組經(jīng)討論后決定在2#氧壓機(jī)三級(jí)填料函內(nèi)部開(kāi)孔，利用填料函泄漏氣內(nèi)漏、外漏通道將填料函內(nèi)部通入氮?dú)?，達(dá)到降低填料函及活塞桿的溫度并阻止氧氣泄漏的目的。從實(shí)施后的運(yùn)行周期來(lái)看，此辦法也沒(méi)有達(dá)到延長(zhǎng)填料環(huán)運(yùn)行周期的目的。

4）通過(guò)與填料環(huán)制造廠家（杭氧）技術(shù)人員聯(lián)系溝通，建議將填料環(huán)的組分配比進(jìn)行調(diào)整，在填料環(huán)中增加耐磨材料。廠家采取了此建議并制作了4 套改良后的耐磨填料環(huán)，并分別裝入4#、6#氧壓機(jī)三級(jí)填料函及2#氧壓機(jī)二、三級(jí)填料函進(jìn)行試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，填料環(huán)的使用情況為：6#氧壓機(jī)運(yùn)行90 d，填料函泄漏氣溫度在30～36 ℃之間波動(dòng)；4#氧壓機(jī)目前運(yùn)行98 d，填料函泄漏氣溫度由開(kāi)車時(shí)的25 ℃左右升至38 ℃；2#氧壓機(jī)運(yùn)行102 d，填料函泄漏氣溫度在35℃～40℃之間波動(dòng)（均因機(jī)組運(yùn)行時(shí)間超出小修周期，需停機(jī)檢修）。根據(jù)以上機(jī)組的運(yùn)行情況以及2021 年各機(jī)組更換為新填料環(huán)后的運(yùn)行情況來(lái)看，通過(guò)對(duì)填料環(huán)材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)后達(dá)到了延長(zhǎng)機(jī)組運(yùn)行周期的效果。

4 實(shí)施后的效果對(duì)比

更換耐磨填料環(huán)前、后機(jī)組的運(yùn)行情況見(jiàn)表1、表2。

表1 更換耐磨填料環(huán)前機(jī)組的運(yùn)行情況

表2 更換耐磨填料環(huán)后機(jī)組的運(yùn)行情況

根據(jù)以上機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行對(duì)比，可以確定通過(guò)采取對(duì)填料環(huán)材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)、添加耐磨材料的辦法達(dá)到了延長(zhǎng)機(jī)組運(yùn)行周期的效果。

5 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益評(píng)價(jià)

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

5.1.1 節(jié)省的備品備件費(fèi)用

根據(jù)一、二系統(tǒng)氧壓機(jī)兩開(kāi)一備運(yùn)行模式45 d運(yùn)行周期共需檢修32 次，共更換二、三級(jí)填料64套；90 d 運(yùn)行周期共需檢修16 次，共更換二、三級(jí)填料32 套（舊填料環(huán)一套價(jià)格為2 500 元，新填料環(huán)一套價(jià)格為3 000 元）。共年節(jié)約費(fèi)用：節(jié)約64×2 500-32×3 000=64 000 元。

5.1.2 減少的維修費(fèi)用

每次檢修費(fèi)用為3 000 元，延長(zhǎng)運(yùn)行周期后檢修頻次共減少16 次；節(jié)約48 000 元。

5.1.3 節(jié)約的試車電費(fèi)

每次檢修結(jié)束需氧壓機(jī)打氮?dú)庠囓? h，氧壓機(jī)電機(jī)功率630 kW。工業(yè)用電費(fèi)用為0.55 元/kW·h；節(jié)約22 176 元。

5.1.4 節(jié)約打氮?dú)庠囓囐M(fèi)用

每次檢修結(jié)束需氧壓機(jī)打氮?dú)庠囓? h，氧壓機(jī)打氮?dú)庥昧繛? 600 m3/h，氮?dú)鉃?.4 元/m3；節(jié)約3 600×0.4×4×16=92 160 元。

共節(jié)約費(fèi)用226 336 元。

5.2 社會(huì)效益

機(jī)組的運(yùn)行周期由原來(lái)的45 d 左右提高到了90 d左右，大大延長(zhǎng)了機(jī)組的運(yùn)行周期。

設(shè)備的運(yùn)行周期提升后，減少了機(jī)組頻繁倒車，降低了因倒車操作造成的后工序負(fù)荷波動(dòng)及對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)更換新的填料環(huán)后延長(zhǎng)了設(shè)備的運(yùn)行周期，節(jié)約了維修費(fèi)用，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行，在往復(fù)式壓縮機(jī)填料環(huán)的應(yīng)用方面具有較強(qiáng)的推廣意義。