往复压缩机级间出口温度高原因分析

曹翰林

中石化股份有限公司天津分公司烯烃部 天津 300270

天津石化聚丙烯车间丙烯循环往复压缩机PK301采用日本进口设备JAPAN STEEL WORKS，2016年4月，由于一段排气温度TI352超过140℃，触发I308联锁机组停机。当时怀疑气阀失效，更换12个气阀并对气阀压盖、气阀缸套进行简单清理。由于检修时间短，生产任务重，并未对造成温度过高原因进行彻底检查，包括整个机组夹套水系统，机组运行后，虽然有所好转，但仍带“病”运行，温度依然居高不下，由于长时间带“病”运行容易造成非计划停车给车间及公司造成巨大的经济损失，车间决定利用2016大修期间对PK301进行彻底检修分析原因。

1 PK301 流程介绍

丙烯单体经过T302顶部冷却器（E304），然后进入油分离器（D304），再进入丙烯循环压缩机PK301，单体经循环压缩机压缩，压力由0.05MPa提升至1.9MPa，送到丙烯洗涤塔T301，若生产高抗冲共聚物时，丙烯由PK301压缩后送至乙烯气提塔T402。

2 故障现象及故障分析

2.1 故障现象

（1）故障前压缩机的参数情况。参数解释：PI351：一段入口压力；PI352：一段出口压力；PI353：二段入口压力；PI354：二段出口压力；TI351：一段入口温度；TI352：一段出口温度；TI353：二段入口温度；TI354：二段出口温度。

2.2 故障分析

针对往复式压缩机级间出口温度高的原因可分为：①吸气温度过高：如果吸气温度过高，那么气体被压缩后产生的热量一定，对于同一个压缩机来说出口排气温度就越高。根据表一发现，在一段出口排气温度TI352升高的同时，入口吸气温度TI351稳定在操作范围20-30℃之间，所以排除吸气温度高造成出口温度高的原因。②压缩比：往复压缩机入口设置入口滤网，用以过滤掉工艺气中夹带的粉尘。当入口滤网堵塞时，会造成入口压力降低，该级的压缩比会增大，排气温度升高。根据表一发现，在一段出口排气温度TI352升高的同时，入口吸气压力PI351稳定在操作范围0.068-0.075Mpa间，所以排除压缩比造成出口温度高的原因。③气阀故障：气阀故障包括多种情况如阀盘破损、阀片变形、阀片裂纹、阀座表面接触不好、外界物质进入等。同时，进压缩机前丙烯气通过D304油气分离罐除沫器分离油、脂及粉料等物质，如果除沫器分离效果下降，压缩机入口滤网分离能力有限，杂质窜入压缩机本体及管线内，长期运行很有可能造成气阀失效，管线阻力过大，造成排气温度升高。单从气阀使用寿命上看，上次检修于2014年6月更换气阀，PK301循环气压缩机组操作与维修手册要求，每8000H进行一次小修，当时使用并未超过检修周期。④活塞环：活塞环是用于活塞与气缸之间的密封。镶嵌于活塞头上，利用阻塞和节流的作用达到密封的目的。同时，活塞环与气缸侧壁存在一定的间隙，间隙太小会使活塞环受膨胀后卡死在气缸内，导致缸体与活塞环摩擦力增大，产生更多的摩擦热，导致排气温度过高。此原因分析需将压缩机解体后确认。⑤冷却不足：压缩机缸体冷却水中断，缸体冷却夹套结垢或冷却效果不好。由于在2012年大检修时对气缸夹套进行化学清洗，运行四年来冷却水中悬浮物较多，机组的长周期运行使冷却水中结垢物沉积在冷却缸体表面，很有可能降低了传热效果，从而造成循环水带走热量相应减少，引起排气温度上升。

2.3 分析结果

通过解体后检查发现气阀表面、气阀压盖、气阀缸套、气阀座均有不同程度油脂、TEAL混合物料、粉料附着，由于PK301机组的主要作用是回收反应不完全的丙烯气体，而且是在低压循环系统末端气体会含有杂质其中聚丙烯粉尘颗粒和TEAL对压缩机的正常运行属于有害因素，必须去除，所以气体进压缩机前先经过洗涤塔T302洗去剩余的TEAL，并且洗涤聚丙烯颗粒，洗涤后由于白油和TEAL反应产生反应热，热量会导致白油沸腾，会生成油气，所以在气体经过T302洗涤后还要经过D304罐进行除沫处理，D304罐内装有网状除沫器，可以冷却过滤去除油气。同时经过检查发现，一级排气阀有部分阀片断裂，由于弹簧失效，阀片受力不均，开启、闭合冲击变大，最容易使阀片在短时间内变形和断裂，这时故障的阀片不能保证气体通道的正常开启和闭合，也会造成气体泄漏和逆流使排气温度过高。在对活塞环与气缸内壁间隙复测发现，间隙在检修规程范围内，不存在间隙太小会使活塞环受膨胀后卡死在气缸内，导致缸体与活塞环摩擦力增大，产生更多的摩擦热，导致排气温度过高，经确认后排出此原因造成排气温度过高。经以上分析发现，此次PK301机组造成一级排气温度过高联锁停机原因是由气阀失效、冷却水系统失效造成的。

3 处理措施

针对排气温度高故障现象最终更换PK301压缩机一段、二段入口、出口气阀12个，更换入口滤网，水力清洗一段、二段入口及出口短节和压缩机气缸内部并外委专业厂家对PK301气缸夹套水系统进行5个小时不间断的清理，最终于2016年9月28日开车成功，至此PK301检修完毕。

4 维护措施

（1）操作人员加强巡检，通过取样分析当T302内液体中铝浓度超过5%，若超过5%，T302必须按2:1比例进行油和ATMER163的配制，尽可能的除去丙烯中的三乙基铝和粉末。

（2）操作人员需经常检查D304和D311油气分离罐的液位，避免因携带过多的油泥造成分离效果变差导致入口滤网和气阀失效。

（3）由于气阀是压缩机中最重要和最易损坏的部件之一，通常气阀故障是引起非计划停机的最主要原因。与其它组件相比，气阀最为敏感，其好坏直接影响到设备运转的经济性和可靠性。为此，必须对气阀进行定期检查和修理，以求最大限度地减少气阀故障出现，并严格按照PK301检修操作说明书要求：机组运行8000h后进行气阀更换。

（4）继续加强对PK301运行情况观察，并继续重视分级管理的作用，细化数据的采集，增加数据的采集点，一旦接近或超过机组设计要求并达到报警值时，应及时调整上游及下游工艺参数，保证机组平稳运行。