空分空气压缩系统运行常见故障及处理对策

郝侠伟

摘 要：汽轮机是一种旋转式蒸汽动力装置，压缩机则广泛应用于各种工艺流程中，用来输送空气、各种工艺气体或混合气体。目前，国内大部分空分装置采用汽轮机连接压缩机来压缩空气，我厂空分装置也是采用这种形式。本文介绍我厂空气压缩系统在原始开车及生产运行过程中出现的故障及处理对策，并对空气压缩系统的稳定运行提出一些看法。

关键词：汽轮机；压缩机；故障

1 汽轮机、压缩机的结构简介

汽轮机分为转动部分和静止部分，转动部分主要由主轴、叶轮、动叶片和联轴器等组成，静止部分主要由静叶栅、隔板、汽封、气缸等组成。压缩机主要由密封系统、蒸汽系统和盘车系统等组成，主要有转子、定子、和轴承等，转子支撑在轴承上，由汽轮机驱动而高速旋转。

2 我厂空气压缩系统简介

汽轮机的分类很多，我厂采用的是抽气凝气式汽轮机，9.8MPa（A）高压蒸汽进入汽轮机做功，从汽轮机中间级抽出一部分3.8MPa（A）蒸汽供后续工段利用，最终排气以低于大气压力流入高真空的凝汽器。由于我厂空分系统需要不同压力的压缩空气，故采用一台汽轮机连接两台离心式压缩机形式，汽轮机低压侧连接一台压缩机，即空压机。汽轮机高压侧连接另一台压缩机，即增压机，汽轮机与增压机之间串联一台变速机，以提高增压机转速。空气从空压机进入，空压机终端压缩空气进入空分系统经过洗涤、净化之后分流出一部分气体进入增压机，之后增压机提供三种不同压力气体在再供入空分系统。

3 我厂空气压缩系统在运行过程中出现的故障

3.1 离心式压缩机排气量波动

离心式压缩机稳定排气量为空分系统提供了源源不断的原料，如果排气量波动，不仅影响空分氧气和氮气的生产，导致空分系统波动，还可能因为压缩机排气量的不足而引起空压机和增压机的喘振，如果压缩机在喘振区运行，易造成压缩机的剧烈振动，甚至毁坏机器。导致压缩机排气量波动的主要因素除了设计、安装等之外有以下几点：

①自洁式空气过滤器堵塞或阻力增加；②空分设备管路阻塞，阻力增加或阀门故障；③测点数据变化触及压缩机防喘振自保联锁；④离心式压缩机自身仪器控制系统出现问题。

其中④在我厂发生过，在空分稳定运行过程中，曾出现过进口导叶波动现象，空压机出气量由210000Nm3/h下降至140000Nm3/h，增压机进气流量也迅速减少、空压机、增压机各出口压力迅速降低，空压机、增压机防喘振点也接近防喘振红线，由于压缩机负荷急剧下降，空分进气量减少，造成空分系统波动。在这种情况下，空气压缩系统操作人员迅速开大空压机、增压机防喘振阀门及各个放空阀，减小压比，避免了压缩机喘振。同时，空分系统操作人员迅速减少了氧气氮气的送出，保证空分的稳定运行，随后，后续各个工段也做了相应的减产。此次事故对我厂的稳定生产影响甚大，因此，事后不仅对空压机进口导叶进行了检修，而且空压机进口导叶由气控阀升级为电控阀，截至目前再未出现过进口导叶波动问题。

3.2 汽轮机振动大

汽轮机是我厂最大的动设备，是空分系统的核心，也是故障最多的机器。振动是汽轮机最重要的指标之一，引起汽轮机振动大主要有以下原因：

①转子弯曲，导致动平衡不良；②油温或油压不当，没有形成油馍；③开车暖机时间不够，造成汽机水冲击或加负荷太快导致汽轮机震动升高；④安装时轴承内带入异物或油质不干净带入轴承异物导致振动升高。

其中④在我厂发生过，在原始开车运行过程中，汽轮机出现高压侧振动突然升高，一段时间后又恢复正常，每天会出现几次，无固定时间规律可循，运行过程中经调整负荷、变化主蒸汽压力、调整转速、调节油温也没有解决此问题，只得停车检修。在拆除轴瓦过程中发现轴承内带有异物，清理安装之后振动没有出现异常。为防范振动异常，车间规定在开停车期间必须进行盘车，以免转子弯曲，开车过程中要充分暖机，润滑油定期清理。

3.3 汽轮机主蒸汽或抽汽波動

9.8MPa（A）及3.8MPa（A）蒸汽压力波动都可能会导致我厂汽轮机联锁停机，所以蒸汽压力的稳定对汽轮机稳定运行至关重要，关于蒸汽压力波动的原因主要有：

①锅炉设备出现问题或9.8MPa（A）蒸汽放空阀出现问题，导致主蒸汽压力降低，汽轮机联锁停机；②后续工段利用3.8MPa（A）蒸汽过多或3.8MPa（A）蒸汽放空阀出现问题，导致3.8MPa（A）抽汽压力低，触及汽轮机抽汽压力低联锁，造成汽轮机停机。

其中，汽轮机曾因②而导致停车，在这过程中，3.8MPa（A）蒸汽放空阀不受控制，自动全开，压力降低，导致汽轮机停机。在紧急停车过程中要求之一就是必须保护机组，因此，在停车时要破真空避免冷空气进入汽轮机，如果冷空气进入汽轮机严重时可能造成转子弯曲，在转速到零之后再停止轴封供汽。检修过程中，发现是因为大气温度低导致放空阀测点冻堵，之后为仪表测点增加保温措施解决了此问题。

4 结束语

空气压缩系统是空分的心脏，在开车及运行过程中要保证其稳定运行，我们必须注意到各个方面，这其中包括公用工程即水、电、气、油的正常，操作工要尽量避免大幅度的操作，熟悉工艺参数及故障处理对策，并能在发生故障时正确操作。

参考文献：

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