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(中国石油化工股份公司天津分公司烯烃部,天津300271)
摘 要:通过对天津石化乙二醇氮压机(K-101)的整个故障分析处理过程,介绍了往复压缩机卸荷器工作原理及其失效模式下的现象,通过成功的改进,对实际工作中发生的类似问题提供较好的解决方案。
关键词:往复压缩机;卸荷器;弹簧;吸气阀
K-101是天津石化乙二醇车间高压氮气压缩机,制造商为NORWALK,型号5NHO-225N,主要为装置开,停车以及突发事故提供氮气催扫,同时为循环气压缩机提供干气密封,它的稳定运行直接影响装置的安全和生产。2007年5月8日其一段出口安全阀发生连续起跳的现象,一段卸荷器出现故障正是引起其起跳的原因。
1、K-101压缩机简介
K-101压缩机为对称平衡式二级往复压缩机,出口管线连接V-102、V-103两个氮气罐,当两个氮气罐压力达到设定值4.6MPa时,K-101卸载,空载情况下延迟3分钟后停止运转,当两个氮气罐压力降至4.2MPa时K-101自动运行;正常情况下,该压缩机每20小时启动一次,运行总时间10-15分钟,属于间歇性启动。
1.1、K-101流程简图见图一
1.2运行参数
一段吸入压力:0.71MPa排出压力:1.73MPa入口温度: 40℃出口温度:140℃
二段吸入压力:1.68MPa排出压力:4.60MPa入口温度:38℃出口温度:136℃
安全阀:操作压力1.74MPa开启压力2.02MPa操作温度140℃
2、故障现象及分析
2007年5月8日发现K-101一段出口安全阀起跳,压缩机停运后,安全阀自动复位;开始认为是安全阀出现了问题,所以把安全阀拆下运到技术监督部门解体检查密封面,弹簧等主要部件,均未发现问题,开启定压正常;从新定压后安装,然而下一次启动过程又出现了类似的情况。所以排除了安全阀本身的问题。一般情况下造成一段出口压力升高的原因为:
(1)一段入口压力高
(2)排出温度高
(3)中间冷却器冷却效果不好
(4)二段吸入阀泄漏
(5)二段效率低
根据K-101间歇性运行的特点,对压缩机气缸,支撑环,活塞环,气阀等彻底检查了一遍,均没有发现问题。安装后为了能长时间观察其运行状况,把V-102,V-103的压力排到最低限,使K-101运行时间较长,结果发现压缩机加载运行时,各参数均正常,运行非常平稳,安全阀无动作,当二段压力达到4.6MPa时,压缩机卸载,此时一段出口压力猛增至2.0MPa以上,安全阀起跳,而且连续起跳,说明一段仍处于加载状态,二段处于卸载状态,整个自动卸载系统出现了问题。
3、卸荷器故障原因分析及处理
3.1卸荷器工作原理
卸荷执行机构的工作方式为正作用,加载时,逻辑器给出信号,电磁阀打开,接通仪表风, 卸荷柱塞在仪表风压强作用下产生向上的力克服弹簧力带动柱塞杆向上运动脱离进气阀,使气阀处于自由状态,压缩机加载;当仪表风停气时,卸荷柱塞在弹簧力的作用下强制作用在吸气阀上卸载,压缩机处于卸荷状态。见图二
图二 卸荷器工作原理图
3.2、故障原因分析
采用排查法可知自动卸载系统出现问题有两种可能性:(1)仪表自动化控制系统(2)卸荷器本身(下转第40页)(上接第38页)问题。经过仪表人员对控制系统设定值,逻辑器,电磁阀,仪表风供压泄压等检查皆正常,故排除仪表故障,焦点集中在卸荷器上。拆下卸荷器,用0.6MPa氮气代替仪表风作试验,结果发现卸荷器柱塞上下运行正常,行程正常,可以肯定是卸荷柱塞杆作用在吸气阀上的力不够了,也就是说弹簧长期使用后弹力出现了问题。
3.3、处理方法
由于弹簧规格不知道,且无有备件,卸荷器所需的最小卸荷力其包含了克服卸荷器回复弹簧力,和气缸中回流气体作用在阀片上的作用力),以及所能承受的最大卸荷力,虽说受力不是太麻烦,考虑还有一些运动副之间还存在摩擦阻力等因素的影响,经验系数也很重要,真正算出弹簧的规格其实并不容易,所以根据平时的经验在卸荷器的上排气孔制作一带中心孔的长顶丝,且带有锁定螺母,在安全阀起跳时调节顶丝,进而调节弹簧的压缩量,直到一段刚好能卸载时,拧紧锁定螺母即可,问题彻底解决。运行至今良好!
4、结语
根据统计,由于易损件损坏而导致的压缩机频繁停机几率见图三
图三 非计划停车百分比,%
其中卸荷器出现问题导致的非计划停车约占7%,经过卸荷器上端的自由调节螺钉的安装改造,对由于弹簧引起的卸荷器故障问题解决非常成功,
如果采用模块化结构就能按气量的实际需求进行调节,可方便实现对已有压缩机的改造。
参考文献:
[1]郁永章《容积式压缩机技术手册》.
[2]北京:机械工业出版设2000.
摘 要:通过对天津石化乙二醇氮压机(K-101)的整个故障分析处理过程,介绍了往复压缩机卸荷器工作原理及其失效模式下的现象,通过成功的改进,对实际工作中发生的类似问题提供较好的解决方案。
关键词:往复压缩机;卸荷器;弹簧;吸气阀
K-101是天津石化乙二醇车间高压氮气压缩机,制造商为NORWALK,型号5NHO-225N,主要为装置开,停车以及突发事故提供氮气催扫,同时为循环气压缩机提供干气密封,它的稳定运行直接影响装置的安全和生产。2007年5月8日其一段出口安全阀发生连续起跳的现象,一段卸荷器出现故障正是引起其起跳的原因。
1、K-101压缩机简介
K-101压缩机为对称平衡式二级往复压缩机,出口管线连接V-102、V-103两个氮气罐,当两个氮气罐压力达到设定值4.6MPa时,K-101卸载,空载情况下延迟3分钟后停止运转,当两个氮气罐压力降至4.2MPa时K-101自动运行;正常情况下,该压缩机每20小时启动一次,运行总时间10-15分钟,属于间歇性启动。
1.1、K-101流程简图见图一
1.2运行参数
一段吸入压力:0.71MPa排出压力:1.73MPa入口温度: 40℃出口温度:140℃
二段吸入压力:1.68MPa排出压力:4.60MPa入口温度:38℃出口温度:136℃
安全阀:操作压力1.74MPa开启压力2.02MPa操作温度140℃
2、故障现象及分析
2007年5月8日发现K-101一段出口安全阀起跳,压缩机停运后,安全阀自动复位;开始认为是安全阀出现了问题,所以把安全阀拆下运到技术监督部门解体检查密封面,弹簧等主要部件,均未发现问题,开启定压正常;从新定压后安装,然而下一次启动过程又出现了类似的情况。所以排除了安全阀本身的问题。一般情况下造成一段出口压力升高的原因为:
(1)一段入口压力高
(2)排出温度高
(3)中间冷却器冷却效果不好
(4)二段吸入阀泄漏
(5)二段效率低
根据K-101间歇性运行的特点,对压缩机气缸,支撑环,活塞环,气阀等彻底检查了一遍,均没有发现问题。安装后为了能长时间观察其运行状况,把V-102,V-103的压力排到最低限,使K-101运行时间较长,结果发现压缩机加载运行时,各参数均正常,运行非常平稳,安全阀无动作,当二段压力达到4.6MPa时,压缩机卸载,此时一段出口压力猛增至2.0MPa以上,安全阀起跳,而且连续起跳,说明一段仍处于加载状态,二段处于卸载状态,整个自动卸载系统出现了问题。
3、卸荷器故障原因分析及处理
3.1卸荷器工作原理
卸荷执行机构的工作方式为正作用,加载时,逻辑器给出信号,电磁阀打开,接通仪表风, 卸荷柱塞在仪表风压强作用下产生向上的力克服弹簧力带动柱塞杆向上运动脱离进气阀,使气阀处于自由状态,压缩机加载;当仪表风停气时,卸荷柱塞在弹簧力的作用下强制作用在吸气阀上卸载,压缩机处于卸荷状态。见图二
图二 卸荷器工作原理图
3.2、故障原因分析
采用排查法可知自动卸载系统出现问题有两种可能性:(1)仪表自动化控制系统(2)卸荷器本身(下转第40页)(上接第38页)问题。经过仪表人员对控制系统设定值,逻辑器,电磁阀,仪表风供压泄压等检查皆正常,故排除仪表故障,焦点集中在卸荷器上。拆下卸荷器,用0.6MPa氮气代替仪表风作试验,结果发现卸荷器柱塞上下运行正常,行程正常,可以肯定是卸荷柱塞杆作用在吸气阀上的力不够了,也就是说弹簧长期使用后弹力出现了问题。
3.3、处理方法
由于弹簧规格不知道,且无有备件,卸荷器所需的最小卸荷力其包含了克服卸荷器回复弹簧力,和气缸中回流气体作用在阀片上的作用力),以及所能承受的最大卸荷力,虽说受力不是太麻烦,考虑还有一些运动副之间还存在摩擦阻力等因素的影响,经验系数也很重要,真正算出弹簧的规格其实并不容易,所以根据平时的经验在卸荷器的上排气孔制作一带中心孔的长顶丝,且带有锁定螺母,在安全阀起跳时调节顶丝,进而调节弹簧的压缩量,直到一段刚好能卸载时,拧紧锁定螺母即可,问题彻底解决。运行至今良好!
4、结语
根据统计,由于易损件损坏而导致的压缩机频繁停机几率见图三
图三 非计划停车百分比,%
其中卸荷器出现问题导致的非计划停车约占7%,经过卸荷器上端的自由调节螺钉的安装改造,对由于弹簧引起的卸荷器故障问题解决非常成功,
如果采用模块化结构就能按气量的实际需求进行调节,可方便实现对已有压缩机的改造。
参考文献:
[1]郁永章《容积式压缩机技术手册》.
[2]北京:机械工业出版设2000.