氨压缩机组干气密封损坏及联轴器损伤事故分析与预防措施

刘 洋

(安徽晋煤中能化工股份有限公司， 安徽临泉 236400)

某化工企业一期合成氨净化装置有1台汽轮机驱动的氨气体离心压缩机组(简称氨压缩机组)，作用是将低温甲醇洗装置的气氨压缩，将低压气体提压至可冷凝的压力，从而为甲醇洗装置提供足够的冷量。负荷试车期间，氨压缩机组高压缸干气密封一级泄漏量突然增大，拆检发现高压缸两端干气密封一级密封环碎裂，同时高压缸和低压缸无键半联轴器内孔磨损，相应的转子联轴器位置划伤严重，最终返厂检修处理。经企业估算直接损失约1 600万元。

1 事故经过

该氨压缩机组由沈阳鼓风机集团股份有限公司生产，型号为3MCL457+2MCL406，共有2个缸，13级5段压缩，轴端密封采用大连华阳密封股份有限公司生产的两级串联式结构干气密封。

1.1 第一次负荷试车

2019年12月1日14:20：00暖机升速，17：45：00过临界转速;12月2日00:32：00待系统稳定后升速到9 000 r/min，06:43:00降速到8 000 r/min,氨分离器液位满，发生带液，机组发生喘振，启动液氨泵不能降低液位,08:26:00系统调整转速到7 000 r/min,带液没有缓解，氨压缩机组高压缸轴位移瞬间高于0.83 mm/0.84 mm,联锁停车。

1.2 第二次负荷试车

2019年12月2日14:43：00暖机，16:58:00升速到9 000 r/min,一号分离器液位满，机组开始带液，转速波动大,17：32：00系统调整后带液情况没有好转，主汽门开度变大，为此手动停车，保证蒸汽压力。

1.3 第三次负荷试车

2019年12月2日20:41:00暖机，23:27:00过临界转速后将转速升到8 000 r/min，发现氨分离器液位过高，氨压缩机组进口流量波动大，机组发生喘振，机组振动值VIA2270101报警，为了保护机组紧急手动停车。

1.4 第四次负荷试车

2019年12月3日16:20:00暖机，18:28:00过临界转速，19:17:00降速，21:28:00再次过临界转速(7 200 r/min)，22:59：00集散控制系统(DCS)紧急停车。

2019年12月6日上午系统置换后，开始拆卸氨压缩机组轴承、推力盘等，准备更换干气密封。2019年12月8日16：00:00取下高压缸非驱动端联轴器，发现整个与半联轴器连接的位置出现严重划伤，12月9日上午经现场服务人员现场确认后，认为高压缸转子非驱动端联轴器位置损伤严重，需要将高压缸转子和低压缸转子返厂进行修复。

2 损伤情况

2.1 干气密封

氨压缩机组4套干气密封高压缸中2套泄漏体积流量超过高高报警值(32 m3/h)达到34 m3/h，低压缸中2套泄漏体积流量达到高报警值(16 m3/h)。拆检发现高压缸中2套一级密封环碎裂，低压缸中2套干气密封一级密封磨损严重，无法使用(见图1),需要重新购买4套干气密封。

图1 损坏的干气密封

2.2 转动部分

联轴器膜片组变形(见图2)，最大膜片组张口5 mm，无法使用，需要重新购买联轴器。损坏的半联轴器照片见图3。

图2 变形的联轴器膜片

图3 损坏的半联轴器

高压缸非驱动端半联轴器取下后，内孔完好，损伤面积不足20%。低压缸驱动端半联轴器上车床车削，做报废处理。需要重新购买联轴器。

高压缸非驱动端联轴器轴头和低压缸驱动端联轴器轴头表面有轴向和旋转方向的划痕(见图4)，最深0.5 mm，轴向最长10 mm,旋转方向最长30 mm。划伤非均匀布满整个联轴器内孔在主轴上的位置，损伤面积达到60%～80%，2根转子需要返厂处理。

图4 损坏的转子联轴器轴头

3 存在问题及原因分析

(1) 相关操作人员的业务能力差，不够敬业。分析原因为：① 主要操作人员违反操作规程,当机组异常振动和分离器长时间带液时不能及时有效地消除，导致联锁跳车。② 开车前企业没有组织培训,操作人员对机组开车步骤不熟悉，关键操作参数不能掌握。③ 操作人员业务技能不精，对异常情况的判断不正确。④ 操作人员不够敬业，没有精心操作,对关键数据没有及时关注[1-2]。开车过程中，DCS操作人员没有严密监视主要参数(氨分离器满液位,10 min内高压缸推力轴承两侧温度从60 ℃、62 ℃涨到74 ℃、76 ℃)，只是通过降低转速和反复启停泵认为可以控制机组异常振动，没有果断停机处理，最终导致机组联锁跳车。

(2) 随意摘除机组安全联锁，导致4套干气密封损坏。分析原因为：① 没有报警、联锁管理制度，设备的联锁是保护机组运行的最后防线，没有意识到联锁的解除是化工安全生产的重大隐患，没有建立机组联锁解除审批程序[3-4]。② DCS管理存在问题,操作人员的机组界面不应该具有摘除机组联锁的功能。③ 操作及相关人员的业务能力差，对机组位移高报原因判断错误，一致认为是假数据，最终违章指挥摘除联锁，导致氨压缩机组的4套干气密封损坏。

(3) 违章指挥和违章作业，导致联轴器和转子返厂检修。分析原因为：① 当试车过程中，机组多次出现异常情况，反复试车导致小问题变大故障，最终导致联轴器和转子返厂检修。② 安装人员违反安装操作规程，安装联轴器时没有使联轴器与转子配合处接触面达到85%，在装配时没有按照设备安装作业指导书的操作步骤进行安装;当高压泵和低压泵配合打压无法安装时，只能利用低压泵死推半联轴器，直至损伤半联轴器和主轴，严重违章作业(标准高压泵的推力把联轴器内孔撑大，低压泵推进半联轴器)。③ 安装人员没有按照检修规程要求安装半联轴器(厂家图纸要求轴头尺寸为3.0 mm，实际为4.2 mm,半联轴器少推1.2 mm)，导致半联轴器不能承受转子的扭矩，最终联轴器和转子主轴发生相对旋转，损伤主轴。

(4) 管理人员没有履职尽责。工艺介质管道焊接没有严格执行氩弧焊接打底焊接工艺，管道安装监管不到位，且焊接完毕后管道吹扫结果不合格(2台液氨泵进口滤网全部由焊渣及杂物堵死)没有在使用前对设备进行检查验收。

4 防范措施

(1) 加强操作人员的操作技能和操作规程培训，杜绝违反操作规程的情况发生。

经常组织业务知识培训学习，增加维修人员的检维修技能，通过培训考试提高理论知识。在安装新机组时，应对照机组安装说明书和操作规程进行学习，可以提高操作人员对设备的认知能力，使其了解操作步骤和关键数据，最后通过考试来检查操作人员对其掌握的情况。同时,组织全部操作人员对机组试车进行事故预想，并通过反事故演练来增加对突发异常情况的现场处置能力，减小和避免事故的发生。提高员工素养，精心操作，操作维修及其他相关人员要履职尽责。

(2) 加强检修人员的业务技能，杜绝违章作业。

检修人员首先要熟悉设备的技术说明书,对操作的设备做到懂性能、懂原理、懂结构、懂用途，同时做到会实际操作、会维护保养、会排除故障，及时正确判断设备存在的问题，找到正确的解决方法。严格按照检修规程检修，相关负责人要能履职尽职，保证检修过程中的数据准确和真实。推行《检修作业流程卡》的检修模式，可以避免忘记一些关键步骤和施工数据，每做一步都需要责任人签字确认，达到检修步骤正确的目的。做好机组拆卸及安装时的尺寸数据测量，对待关键的数据要反复核对并做好记录、留好照片和相应的证明测量物品(铅丝类)。每次检修后要及时完善设备的检修档案记录，对相关关键数据进行积累,建立数据库，总结检修经验。

(3) 提高维修、操作及管理人员的履职尽职能力，遵守规章，安全作业，杜绝违章指挥。

操作及管理人员要遵守规章。管理人员工作作风要扎实，遇到困难要深入了解实情，深挖问题根源,切实解决实际问题。操作人员要坚持依法按章办事，敢于拒绝违章指挥，对于违章不能存有丝毫的侥幸心理和麻痹大意的想法。维修、操作及管理人员要从内心敬畏安全，敬畏职责，敬畏规则，不能做违反规则的事。

(4) 规范机组报警、联锁拆除和恢复的管理规定，并严格执行。

联锁出现异常时，首先要检查出真正的原因，并进行消除。试车期间禁止解除联锁。DCS设置权限，操作人员在微机界面无法摘除联锁，利用机制保证操作人员的行为。机组任何联锁的变更最终必须经过主管生产厂长签字批准后由电仪车间负责人员实施，并保留变更实时记录。

(5) 规范检修，做到计划性管理，减少设备非正常损坏，避免事故的发生。

做好设备检修的计划性管理。计划性检修可以根据设备的重要程度、损坏的频次，分为小修、中修、大修。推进设备检修方案或检维修作业指导书的工作，用标准化规范检修细节行为，保证质量。计划性检修可以做到提前预防、充足准备，检修方案可以规范检修行为和细节，保证检修质量，最终达到延长设备的运行周期，保证装置的长周期安全稳定运行。

5 结语

通过找出设备运行中存在的问题，分析出干气密封损坏的原因，制定相应的防范措施并落实整改，保证氨压缩机组平稳、高效、长周期安全稳定运行，也为氨压缩机组今后操作和设备的维护工作积累了宝贵经验。