合成气压缩机故障总结与分析

宁 静，杨永祥，李 明，诸 兵

（中海石油富岛股份有限公司，海南东方 572600）

中海化学富岛公司化肥二期是年产450kt 合成氨和800kt大颗粒尿素装置。合成气压缩机组103-J/JT 是合成氨装置的关键动设备之一，由日本三菱重工株式会社（MHI）设计制造。该合成气压缩机驱动透平为单缸、抽冷凝式，型号为5EH-6BD。压缩机低压缸型号4V-7，高压缸4V-7S。最大连续转速14 183r/min。自2003年9月投入使用以来，设备多次出现严重损坏，包括高压缸隔板断裂、透平掉叶片等一系列状况。

1 机组故障历史

合成气压缩机是合成氨装置核心设备，设备故障跳车都会导致装置跳车。2003年9月装置投产，三个月后机组就出现高压缸隔板断裂的情况。之后高压缸一直存在振动高的状况，期间还出现过两次汽轮机转子叶片脱落的状况（见表1）。针对主要出现的故障，三菱公司对机组进行了补焊、隔板改造、透平转子叶片改造，以及对轴承、阻尼器改造和增加轴向力监测等措施（见表2），但改造的效果不尽理想。2015年7月103J 高压缸再次出现转子失稳故障。反复多次故障改造后，已很难从根本上解决机组的问题。之后机组处于降负荷运行的状态，转速限制在12 800r/min 以下，导致其成为装置的生产瓶颈，工艺系统的负荷长期处于92%。

表1 合成气压缩机组重大故障一览表

续表

表2 合成气压缩机故障后重大改造一览表

2 原因分析

1）化肥二期合成气压缩机组是日本三菱公司首次应用于450kt 合成氨装置，对比同类型机组的故障率和局部改造频率，化肥二期合成气压缩机组设计不成熟，可靠性、稳定性不足。重庆建峰化肥二期装置采用与富岛化肥二期装置同样的KBR技术、同样的压缩机机型、同样的工艺主体参数，建峰化肥二期装置合成气压缩机运行非常稳定，2012年投产运行至今，未出现类似的设备运行事故。

2）最初因高压缸循环段叶轮尺寸不足，重新对叶轮进行过设计和安装。这对在原厂经过动平衡试验后的转子动平衡会有所改变。叶轮改造后应对整个转子重新做动平衡试验，满足残余不平衡量的要求。另一方面，循环段叶轮尺寸改变也会改变轴向上的推力，也应对推力轴承和阻尼器等进行改造，满足轴向力平衡的要求。这两方面有欠缺都会导致机组振动高、失稳的问题。

3）机组出现的诸多故障直接原因是由于振动、失稳造成的。振动和失稳的可能有多方面原因：设备本身转子不平衡、转子刚性不足、未设置涡流消除装置、轴承间隙过大、安装找不正和不对中、基础强度不够以及频率共振等。

3 结论

目前机组很难在现有基础上完全解决以上问题，富岛公司计划在工艺基础数据不变、设备基础不变、最大程度地利用原设备的前提下对合成气压缩机组进行更新改造，目前处于前期研究阶段。