奚聞隆

（大慶石化公司水氣廠空分車間，黑龍江大慶　163714）

　　摘　要：介紹KDON―6000/20000型空分設備因空（kōng）壓機進口導葉（yè）傳動（dòng）軸（zhóu）承故障引發的工況波動故障，進而分析故障（zhàng）原因，在空分設備不停車的情（qíng）況下果斷采取應急（jí）措施（shī），降低故（gù）障時對生產的影響，並在停機檢修時消除故障，Z後闡（chǎn）述預防措施。

　　關鍵詞：空分設備；空壓機；進（jìn）口導（dǎo）葉；工況（kuàng）波動

　　進口導葉作為空壓機的重要固定元件，安裝在葉輪的進口（大部分情（qíng）況僅在級進口前（qián）設置）。它由1組彼此聯動旋轉的小葉（yè）片組成，葉片呈放射狀分布（徑向型導葉是一環（huán）形葉柵），每一（yī）個葉片均有1個小圓錐（zhuī）齒輪與1個大錐形齒輪圈齧合，可以通過氣動、液壓或（huò）電動的執行機構自動控製大錐形吃輪圈的轉動，也可手動控製。小圓錐齒輪則帶動葉片轉動，從而改變葉（yè）輪進口處的流通截麵；用於控製流（liú）體的（de）壓力、流量和流動方向。在（zài）空分設（shè）備（bèi）運行過程中，進口導葉一（yī）旦出現故障如不及時處理，將對（duì）正常生產造成嚴重（chóng）影響，甚至被迫停車。

　　大慶石化公司水氣廠（chǎng）KDON―6000/20000型（xíng）空分設備由（yóu）中國空分設備有限公司總承包，采用分子篩吸附淨化、增壓（yā）透平（píng）膨脹機（jī）、規整填料上塔及篩（shāi）板下塔，自（zì）2011年11月投（tóu）產至今運行良好。配套空壓機采用杭氧（yǎng）生產的5TYD160型單軸等溫原料（liào）空氣透平壓縮機，2013年8月5日發生了一（yī）起由於空壓機進口（kǒu）導葉故障引起空分（fèn）設備工（gōng）況波動甚至空（kōng）壓機超載停機的故障。

　　1.故障現象

　　2013年8月（yuè）5日23：30，操作人員通過DCS控（kòng）製係（xì）統發現空壓機進口導葉關（guān）小限位報警，實（shí）際開度較大，空壓機（jī）排氣量（liàng）較往常有較大波動，波動曲線呈上升的趨勢。當（dāng）分子篩（shāi）切換時對空（kōng）壓機（jī）電（diàn）流、下塔液空及主冷液氧液位、精餾塔內壓（yā）力及各（gè）段阻力等工藝參數隨之波動，且波動較大。當（dāng）時空分設備部分工藝參數情況見下表1。

　　類似的工（gōng）藝（yì）參數波動情況在2013年（nián）初（chū）也曾發（fā）生過（guò）。進入夏（xià）季以來，氣溫不斷（duàn）的升高，工況波動程（chéng）度就逐漸加劇，超負荷狀態運行，有超載停（tíng）機（jī）危（wēi）險。屆時全公司將因氧、氮氣中斷大麵積（jī）停車。

　　2.故障原因

　　經過分析，首先排除了因下遊工序用氣量不穩定和（hé）電網（wǎng）波動對空分設備（bèi）工況產生影響的原因。

　　KDON―6000/20000型空分設備（bèi）自開車以來，由於下遊工序生產所需氮（dàn）氣在16000～18000m³/h之間，空分（fèn）設備一直接近滿負（fù）荷運行（háng）。空壓機進口導葉長時（shí）間保持在較大（dà）的開（kāi）度。並且當環境溫度升高時，對進口導葉開度影響較大，夏季氣溫在20℃以上（shàng），由於空（kōng）氣（qì）溫度升高，密度減小，空壓機壓縮氣體的能力明顯減弱（ruò）（如（rú）圖（tú）1所示）。在一定條（tiáo）件下，空氣溫度上升（T1>T2>T3）會使空壓機實（shí）際排氣壓力下降（P1<P2<P3），因此在進氣量（Q0）保持不變的情況下，排氣壓力就降低。這樣，在采用恒壓控製的條件下，空壓機就會開大進口導（dǎo）葉以增加進氣（qì）量。

　　進口導（dǎo）葉的開度因氣溫升高後且要求空壓機排氣壓力恒定，但壓縮氣體的能力減（jiǎn）弱，就需要開大進口導葉（yè）。與冬季（進口（kǒu）導葉32%左右）相比，夏季（進口導葉50%左右（yòu）），增加了空壓機的負荷，主電機電流（liú）上升。

　　分子篩切換（huàn）時，進入末期分子篩升壓，需要增加空氣量。進口導葉逐漸（jiàn）開大，直到保持出口壓力達（dá）到設定值。當一隻分子篩升壓（yā）後，所需空氣量減小，出口（kǒu）壓力（lì）升高。正常情況下進口導葉（yè）關小，放空閥微開3%～5%，相互配合調整，當裝置平穩運行時，進口導葉基本穩定在50%，放空閥全關。此時在關（guān）小進口導葉的電信號傳送到閥門（mén）執行器時，進口導葉不能立即（jí）做出反應（yīng），表（biǎo）現為（wéi）閥門不動作，進氣量不變，排氣壓力將繼續升高，出口壓力高電信號傳送（sòng）到放空閥，放空閥門（mén）開大，出（chū）口壓力降低，達到設定值，但進口導（dǎo）葉實際（jì）不動作，定（dìng）在70%，閥門（mén）定位器信號輸出關小限位報警，放空閥門開至25%.進口空氣量增大，電流加大，空壓機負荷增加。進行多次手動關小進口導葉，仍不動作。分子篩再次切換時，升壓過程中需要（yào）增加空氣量，出口壓力降低。此時出口壓力（lì）低電信號首先傳送到進口導葉，其次傳送到放空（kōng）閥，進而進口導葉開大（dà），放空閥門關小。相互配合調整至出口（kǒu）壓力達到設定值。但進口導葉信號強，先調整，繼續開大，且（qiě）能動作。升壓（yā）結束後，出口壓力高。壓力高（gāo）電信號傳送到進口導葉，但進口導葉不動作，再（zài）次傳送到放空閥，放空閥開大調整至出口壓力達到設定值，此時（shí）進口（kǒu）導（dǎo）葉86%，放空閥門50%，進口空氣量36000m³/h左右，主機（jī）電流超過額定電流高達397A.空（kōng）壓機超載，各段空氣溫度、油溫、振動、位移都較以往偏高。再次進（jìn）行手動關小進口導葉，實（shí）際不動作。操作人員到現場用手觸摸到（dào）進氣閥閥杆的動作情況以及觀察到的指示動作情況完全吻合。

　　由於進口導葉（yè）故障，閥門關小不動作，分子篩切（qiē）換過程中排氣壓力忽高忽低，空分設備工況出現波動（dòng），塔內壓力不穩定，導致（zhì）下塔液空和上塔液氧液位波動，這樣空分設（shè）備相關工況（kuàng）參數波動，氧、氮氣純（chún）度波動。經過分子篩切換（huàn）後，空壓機各參數偏高，超載運行，電流超高。

　　根據實際運行情況，氣溫偏高，進口導葉開度偏大，分子篩切換過程（chéng）中因進口導葉不動作對工況影響較（jiào）大，空壓機電機過流，嚴重時空壓機的電（diàn）機通過供電的終合保護儀（yí）器，在短時間內保護電機跳閘，防止電機溫度過高，大電流產生了高熱量，防止（zhǐ）電（diàn）機燒壞，軸承落架（jià），整套空（kōng）分設備停車。

　　3.處理（lǐ）措施及效果（guǒ）

　　由於生產需要，空分設備（bèi）不能立即停車檢修。在保證精餾工況能生產出合格氣體產品的前提下，采（cǎi）取了以下應急措施：

　　（1）保證外（wài）網用氣量穩定，備用液體產品、外（wài）送係統，保（bǎo）證外網用氣量。

　　（2）處理KOSO-AR3610電子式（shì）執行器。

　　（3）維修手動將進口導（dǎo）葉（yè）固定在53%，手動運行。

　　（4）定時加大排放不凝性氣體，增加主冷熱負荷。

　　應急措（cuò）施啟用後（hòu），空壓機排（pái）氣壓力比較穩定，分子篩切換過程中由放空閥運行（háng）調整。空壓機各參數穩定，工況基本平穩、安全地完成了生產（chǎn）任務，未夠氣量（liàng）由液體產品汽化外送，為公司平穩生產做出了貢獻。

　　在2013年8月10日公司進行大檢修時，對空壓機（jī）係統進行了全麵檢（jiǎn）修。

　　（1）維修檢（jiǎn）修進口導葉傳動機構，更換葉片傳動機構的203軸承，加（jiā）潤滑脂，清理內部（bù）汙垢。

　　（2）更換KOSO-AR3610電子式執行器的（de）傳送履帶。（因203軸（zhóu）承破碎，保持架脫落，履帶磨損嚴重）。

　　（3）檢修進氣蝶閥、放空（kōng）閥，調整其靈敏度（dù），使其能及時做出相應（yīng）的動作。

　　（4）處理油係統，更換油（yóu）過（guò）濾器及潤滑油。

　　檢修後空壓機能長期穩定的運行，取得了明顯成效。

　　4.預防措施

　　（1）對空分設（shè）備內的各大（dà）機組進行危險與可操作（zuò）性分析（HAZOP）時，要分（fèn）析到細微（wēi）的關鍵（jiàn）零部件。

　　（2）環境溫度變化對空分設備的影響，觀察（chá）進口導葉開度情況（kuàng），調整氣體產量。

　　（3）編寫空壓機故（gù）障應急預案並進行定（dìng）期演練，提高操作員工的操作技能及應急能力。

　　（4）機組要定期檢查和大修，並記錄測量數據（jù）、更改的零件和修理的部件等內（nèi）容，並要檢驗和確（què）定（dìng）。

　　5.結束語

　　空壓機的進口導葉是整個（gè）空分係統的重要閥門，一定要定（dìng）期觀察、適當（dāng）維護。空壓（yā）機組是空分設備的龍頭（tóu），機組運行時應定期檢查以下內容：機器內是否有異常聲，各部振動、溫度、壓（yā）力、油（yóu）箱油（yóu）位和油過濾（lǜ）器阻力。凡油指示的參數必須記錄其（qí）數據，注意分析這（zhè）些數據有無異常變化，如有則及時分（fèn）析原因（yīn），加以處理，使生產過程更安全、更平穩。

來源（yuán）：《中國科技博覽》2014年第（dì）27期