23500 m3/h制氧机空压机组喘振的现象及分析

李江涛

（安阳钢铁股份有限公司制氧厂，河南安阳455004）

23500 m3/h制氧机空压机组喘振的现象及分析

李江涛

（安阳钢铁股份有限公司制氧厂，河南安阳455004）

一台23500 m3/h制氧机组空压机发生多次喘振，通过分析，找出其原因是空气过滤器后消音器处滤网被柳絮等杂物堵塞导致空气流通面积减少，空压机吸入阻力增大。从5个方面采取措施，消除了喘振现象。

空压机；喘振；空气过滤器；堵塞

1 引言

安钢制氧厂2#23500 m3/h制氧机于2006年投产，空压机为苏尔寿RK90-4机型，额定气量125000 m3/h，配置的空气过滤器为无锡安活的ZKG-4000自洁式过滤器，过滤气量为4000 m3/min，共配置240个滤筒，正常阻力要求小于1200 Pa，高于1200 Pa时应更换滤筒。空压机在投产前由厂家人员做过喘振试验，在实际运行中通过防喘振线来自动控制放空阀和进口导叶来调节负荷，减少放空量，在确保安全的前提下节能运行。

2 喘振现象

2013年8月4日根据调度安排，2#23500临时停车11：00停空压机组。按计划16：31启动空压机组，16：33分自动加载，向空分送气，17：23分，外供低压氮气，17：24分，空压机组突然失压。之后在查找、分析、调试、送气期间，多次发生触及喘振线和发生喘振后紧急轻载，具体现象及处理情况如下：

第一次（17：24：30）：机组自动轻载，查信息，触及喘振线。

第二次（17：46：08）：再次加压试验，机组轻载，查信息，触及喘振线；增加FI1002报警。

第三次（18：06：29）：再次加压试验，机组轻载，查信息，触及喘振线；发现FI 1002报警，仪表更换变送器。

第四次（18：18：41）：计控更换进口压差变送器后，微机控制防喘振阀手动切换为自动，放空阀由17%迅速关闭，机组发生了真正的喘振，随即手动紧急轻载。

第五次（19：17：07）：再次加压，发生喘振后紧急轻载。

第六次（19：49：12）：再次加压送气，发生喘振后紧急轻载。

3 对可能造成喘振的原因分析

3.1 空压机后压力控制点不准

对比空压机排气压力、出空冷塔压力、分子筛后压力第一次碰触喘振线时的曲线，可以看出，碰触前空压机排气压力微高于之后测点压力，曲线平直贴近，自动轻载后压力下降。说明测量准确。空压机组止回阀也起作用。第一次曲线如图1。

图1 第一次喘振曲线

以第6次喘振前后压力点曲线，依然平直贴近，说明压力控制点准确，排除此影响因素（如图2）。

图2 第6次喘振曲线

3.2 放空阀卡滞

三次喘振，操作员及时打开紧急防喘振阀，机组立即泄压，喘振消失。现场检查防喘振阀开关灵活，外面放空气量很大。排除此因素。

3.3 进口导叶卡滞、传动机构脱落

设定空压机组排气压力0.47 MPa，微机自动加载，操作员观察进口导叶开关灵活，放空阀逐渐关小。速率稳定。说明应不存在卡滞、传动机构脱落现象。就地拆开导叶执行机构保护罩，发现执行机构动作灵活。9月4日，利用检修机会在进气管道内观察导叶开关动作，未发现异常，可以排除此因素。

3.4 电网波动

电网电压的大幅波动可能会造成电机驱动的压缩机喘振，在运行中，观察电网电压、电机功率一直保持稳定。三次喘振前电流曲线显示比较稳定，可以排除此因素。

3.5 进口差压变送器不稳定

发生前三次碰触喘振线之后，计控更换了新变送器，更换后未发现异常，也可以排除此因素。

3.6 空压机吸入阻力大

空压机进口前由空气过滤器、消音器、不锈钢滤网、进口管道组成。空气过滤器有240个滤桶，上、下层分别布布置120个。2010年12月10日全部更换，更换后由于公司生产节奏放慢，2#23500制氧机间断性运行。截至2013年6月19日，共计运行12个月，空气过滤器在晴好天气时阻力在800 Pa左右之间，但是在雾霾天气时阻力短时间迅速上升，在6月19日时由于天气原因迅速上升至3000 Pa，为确保空压机的稳定运行，临时在运行期间，更换下层24个新滤桶。空气过滤器阻力下降到1600 Pa左右（晴好天气时在1000 Pa左右）；由于公司生产节奏加快，制氧机没有停车机会无法更换滤筒，在7月26日又在空压机运行时更换滤桶96个，合计120个。更换后，阻力下降到600 Pa。空压机发生喘振时空气过滤器在600 Pa左右，可以排除过滤器阻力大的可能，但是过滤器后消音器及不锈钢滤网的阻力由于没有仪表检测，其阻力大小未知，在正常情况下如果没有杂物堵塞，过滤器阻力可以忽略不计。

4 处理措施

4.1 应急处理

第6次轻载后，通过对机组机械方面振动、位移检查，机组运行稳定。因生产需要。决定再次启动。21：48再次送气，空压机导叶手动开至71%，22：41启动氧透送氧；两套中压氮压送各自系统氮气；7：40启动3#低压氮，8：05启动2#低压氮。

为了防止发生喘振造成机组损坏，加强各主值班职责，空压机组保持进口导叶71%开度下运行，降低空压机的负荷。一旦喘振及时轻载，按停车处理。

4.2 消音器隔板脱落或者不锈钢滤网堵塞验证

由于生产需要，无法立即停机处理，但需要在开车情况下验证进气管道的堵塞情况，从而判断喘振的直接原因。2013年8月6日9：20，机修人员在消声器管道前钻出两个8 mm的孔，从小孔对其内部肉眼观查，消声器隔板结构完好。因光线太暗和距离不锈钢丝滤网2 m，无法看清楚不锈钢滤网状况。

9：40在消声器后管道钻出两个直径8 mm的孔，10：06分检查消声器隔板结构完好；不锈钢丝滤网堵塞面积达10%，滤网下面有脱落的杨柳絮。初步分析为运行中更换滤桶吸进来的，由于喘振造成的气流倒流，吹落到管道上。推测有部分会进入机组，附着在水冷翅片上。之后，使用8 mm螺丝封堵开孔，检查结束。

从检查结果分析，不锈钢丝滤网堵塞，造成吸入阻力大是这次喘振的主要因素之一，这也是运行中更换滤桶造成的弊端，会在拆卸旧滤筒时将旧滤筒上吸附的灰渍由滤筒接口吸入过滤器进气口，进入进到消音器甚至空压机叶轮及冷却器内。

4.3 进气管道检查

9月4日利用检修机会进入过滤器内部检查，发现消音器滤网处有大量柳絮，同时由于阻力过大，在空压机喘振时将最东侧滤网破坏，可能会有大量柳絮等杂物进入压缩机内部，从此现象也可判断出空压机喘振的主要原因应为滤网大面积堵塞，造成空压机吸气阻力大，虽然从空压机过滤器处观察到的阻力不是太大，但是到导叶之前的阻力过大，引起空压机的喘振，在喘振过程中，由于气流的反复冲击，造成东侧滤网的破损，破损后流通面积大幅增加，从而形成在导叶开度70%可以维持运行的现象。

4.4 一级冷却器抽芯检查

利用检修机会对一级冷却器抽出检查，发现在捕雾器处有大量柳絮，同时气侧翅片较脏，灰尘较多，在一定程度上也影响空压机的级间流通面积，清洗后回装。

4.5 更换滤筒

将剩余120个滤筒更换完毕，同时清理净气室、进气管道。确保没有杂物残留。

5 处理效果

9月6日空压机启动后未发生喘振现象，说明流通面积狭窄的情况得到根本缓解，可以保证空压机导叶100%的满负荷运行，但是由于2、3级冷却器未清灰，可能也存在堵塞现象，目前2#23500空压机的最大流量偏低，能耗较高。

6 经验教训

通过分析及后期检修验证，喘振的真正原因是空气过滤器后消音器处滤网被柳絮等杂物堵塞，空气流通面积减少，空压机吸入阻力增大。间接原因是由于2013年春季气候环境适宜杨柳絮的繁殖，造成杨柳絮多年不遇的泛滥，在设备工作中未引起足够重视，同时由于节省备件费用的考虑未定期更换空气过滤器滤筒，几种因素的共同作用造成了此次喘振的发生。对于今后的设备管理还要以设备的稳定运行为根本，定期更换易耗品，同时对于气候环境的变化及时关注，排查影响制氧机安全运行的因素，如杨柳絮的泛滥、空气中碳氢化合物的增加等。

Analysis of Gasp Vibrations of Air Separator for the 23500 m3/h Oxygen Generation Unit

LI Jiangtao
(The Oxygen Generation Plant of Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.,Anyang,Henan 455004,China)

Through analysis of gasp vibration occurrences in the air separator of a 23500 m3/h oxygen generation unit,it was found out that reduction of air passage area and increase of suction resistance of the air compressor caused by blocking of silencer filter screen behind the air filter by catkin and other substances had been the reason.Measures were taken from five aspects which successfully eliminated gasp vibration.

air separator;gasp vibration;air filter;blocking

TH45

B

1006-6764(2014)06-0042-03

2014－02－20

李江涛（1981-），男，2004年毕业于中原工学院热能与动力工程专业，工学学士学位，制氧工程师，现从事制氧生产管理工作。