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          氧氣透平壓縮機組結構及調運總結

            【壓縮機網(wǎng)】2010年2月份,河南豫光金鉛股份有限公司制氧廠建成投產一套KDONAr-10000/3600/320型空分裝置,采用分子篩吸附凈化、增壓透平膨脹機制冷、無氫制氬、氧氮外壓縮流程,由開封東京空分集團公司設計成套供貨,DCS集散控制系統(tǒng)采用和利時MACS系統(tǒng)。其中氧氣壓縮機采用杭州某公司生產的3TYS72+2TYS58型氧氣透平壓縮機(簡稱氧透),產品代號T1YS52B,將空分裝置生產的10000Nm3/h低壓氧氣壓縮后送入廠區(qū)氧氣管網(wǎng)。

            一、壓縮機組簡介

            該氧透組是高低壓雙缸、八級壓縮、五級冷卻、水平剖分離心式。采用額定功率2000kW、額定電流137A的異步電機驅動,經齒輪增速機增速到16759r/min帶動壓縮機同步運轉。電機采用HTR型熱變電阻降壓啟動。壓縮機、增速機、電動機布置成一列,它們之間采用膜(疊)片聯(lián)軸器。機器參數(shù)如下表:

          01.JPG

            由于氧氣的強助燃特殊性,高純度氧氣透平壓縮機在設計方面采取了下列各項防火措施:

            1.所有部件脫脂處理;2.所有與氧氣接觸部分采用鍍銅鋼板、鍍銅鑄鐵、銅合金和不銹鋼;3.完全防止漏油、漏氣。為了防止氧氣外漏空氣和潤滑油漏入機內,采用差壓控制的迷宮式密封;4.防止生銹。為了排除產生鐵銹的根源,軸和葉輪采用不銹鋼,氣體迷宮密封采用銅制造,壓縮機機殼和隔板進行表面鍍銅防銹處理;5.防止鐵銹和鐵屑進入機內。機器和門進氣前設置氧氣過濾器,位于氧氣吸入管路、密封氮氣管路、高壓回流管路、密封氧氣回流管路上,共設置了4只過濾器,現(xiàn)場試車采用潔凈、干燥的氮氣,長期停機中,充氮保護;6.防止轉子與靜止元件相摩擦;7.禁止采用有機化合物。凡有可能與氧氣接觸部分,均不得用有機化合物;管道上高壓墊片用纏繞墊片,低壓用聚四氟乙烯包裹的墊片;機體與缸蓋間用專用密封條密封;8.作為防止不正常的溫升、著火及燃燒的補救措施,在發(fā)生溫度異常升高時,報警、自動停車系統(tǒng)動作,關閉氧氣出口及進口閥,并向壓縮機內吹入氮氣;9.防止壓縮機進入喘振的控制系統(tǒng);10.在線的振動、軸位移檢測。

            二、調試運行以來各配套系統(tǒng)出現(xiàn)的問題及消缺改進措施

            1.油站系統(tǒng)

            (1)該機組采用的潤滑油站是浙江某公司TPXYZ-750型油站,其僅配套一臺排煙風機。作為動設備,電機長周期運行會出現(xiàn)軸承磨損等電機故障,無備用風機,一旦停機,油箱無真空度,機組回油不暢,二樓機身測振電纜出機身密封處漏油,對機器的安全運行構成威脅。

            為此,購買同型號排煙風機并聯(lián)安裝,各配套安裝一個出口閥,能夠運行中倒換。因吸入口負壓,未裝進口閥,需拆檢一臺時,用一橡膠墊即能封堵其吸入口,保證另一臺排煙風機正常運行,滿足油箱真空度要求。排煙風機運行作為氧透啟動條件之一,為此,將兩臺電機運行狀態(tài)點并聯(lián)進入DCS,即任開一臺,DCS上能夠顯示排煙風機運行狀態(tài)。改為一用一備后,在主排煙風機故障停機時,能及時切換為備用排煙風機,并對其展開維修。

            (2)因油霧器長時間運行后濾芯變臟,阻力增大,油箱內潤滑油通過∮12回油鋼管上升到油霧器內并升至排煙風機進口,曾造成排煙風機出口帶油故障。后更換新濾芯得以解決,并將回油鋼管更換為透明鋼絲管。當因濾芯阻力增大,回油管內油位上升,肉眼即能觀察,方便人員巡檢,在油位進入油霧器前就予以更換濾芯,杜絕了排煙風機出口帶油故障的再次發(fā)生。

            (3)在試產時,作為氧透啟動條件之一,油壓需≥0.35MPa,但按照要求提高油壓到該值,高位油箱呼吸孔即開始大量噴油,最終通過將高位油箱回油管上的“幾”字彎往下移1米,減少回油阻力,得以解決噴油問題。

            2.DCS儀電系統(tǒng)

            (1)氧透正常停機程序是:點正常停車按鈕后→顯示正常停車,進口壓力、軸封差壓聯(lián)鎖解除,高壓放空閥V3304打開,全開反饋到位→中壓旁通閥V3302、高壓旁通閥V3303、混合氣排放閥V3309打開,三個閥門全開反饋到位→停主電機、氧氣送氣閥V3306全關,延時2min后→關氧氣進口切斷閥V3301,全關反饋到位→3min后,關V3304,停車結束。

            曾出現(xiàn)正常停車程序執(zhí)行中因V3302的儀表氣管路上SMC VS3135-044型電磁閥閥芯卡住,雖然電磁閥失電,但無法釋放儀表氣,V3302仍舊全關,程序不能繼續(xù)往下運行,主電機不能及時停機,通過關閉V3302儀表氣閥放氣后才打開,行程開關反饋到位,程序繼續(xù)運行,主電機停機。為此,將V3301、V3302、V3306、噴氮閥V3315、噴氮閥V3316這些關鍵的全開全關動作的氣動閥門儀表氣路上各串聯(lián)一只同型號的電磁閥,這樣即使其中一個電磁閥卡住,另一個電磁閥動作正常也能釋放儀表氣讓閥門正常動作。并在機組每次停機后,主動去調試所有氣動閥,查看各電磁閥是否失電正常放氣。

            需要注意的是,在調試V3306閥時,要先打開送氣閥后的氧氣純度分析閥V3324泄壓完畢,確定氧氣出口止回閥V3307有效,才能打開V3306。否則若止回閥內漏,一旦出口閥V3306直接打開,中壓管網(wǎng)氧氣會因止回閥內漏突然倒入機組,對各管道膨脹節(jié)、換熱器的安全構成不利影響。

            (2)氧透啟動時用氮氣試機,通過DN25的氮氣試車進口壓力控制閥V3317和導葉GV3301來調節(jié)氮氣試運轉進氣壓力PIC3313在15~80KPa。氮氣流路上的V3316打開,由于V3317和V3315是并行在一起,為防止有人誤點開DN200的V3315閥使噴氮流路打開,屆時0.50MPa的中壓氮氣噴氮沖擊進氣過濾器,造成不必要的損失,將V3315閥增加操作權限,不能像其它閥那樣直接點開閥門操作框去操作。停機后因調試需要人工操作該閥時,需輸入登錄賬號和密碼方可進行操作,而運行中工藝參數(shù)達到聯(lián)鎖條件程序進行噴氮時則能自動打開V3315。且注意,在停機調試噴氮流路上的氣動閥時,一定要先關閉氮氣管路上的手動截止閥后,并通過泄漏氣體排放閥V3318泄壓后再調試V3315和V3316,避免誤沖擊進氣過濾器。

            (3)氧透的啟動過程是:按下準備啟動按鈕→顯示準備啟動→執(zhí)行V3302、V3303、V3309、V3316全開,V3301、V3304、V3306、V3318全關,V3317可調節(jié),進口壓力、軸封差壓聯(lián)鎖解除,條件具備后→顯示可以啟動氧透→現(xiàn)場開關合閘啟動氧透,然后按下啟動按鈕→啟動警鈴響10S后停電鈴,電機運行3min后→V3302全關,V3303、V3304可調節(jié)→延時到顯示等待打開V3301,全開反饋到位后→V3309可調節(jié),20S后,關閉V3316、V3317→顯示打開V3318,執(zhí)行打開V3318,進口壓力、軸封差壓聯(lián)鎖投入,延時10S→顯示出口閥可以打開,打開后→顯示氧透運行正常。一般每次開機前試驗聯(lián)鎖,當程序走到等待打開V3301時,停下油,讓油壓<0.10MPa來聯(lián)鎖主電機跳閘。

            但是,偶爾一次在“啟動警鈴響后10S停電鈴,電機運行3min”這一步,誤將油停下,油壓下降到聯(lián)鎖值并未跳閘,再次試驗還是不能跳閘,程序繼續(xù)往下走,在電機有運行狀態(tài)3min后,進入到下一步時主電機才跳閘。如果機組真正運行起來,在這個3min階段,油泵停下主電機不跳閘,必將造成設備事故。與和利時聯(lián)系,在系統(tǒng)停機時來人將氧透程序予以完善,使得在這一步達到工藝參數(shù)聯(lián)鎖值時,主電機停機,同時V3303、V3304、V3306、V3309氣動閥的電磁閥失電,任何階段都保證機組的安全。

            (4)在試產階段,機組運行中出現(xiàn)一次高低壓供電系統(tǒng)斷電,機組停機。查看流程圖畫面,8個軸振測點全部顯示負值,為B-23.5um、兩個位移測點為B-1.47mm,均為超低量程數(shù)值,類似于斷線狀態(tài)。現(xiàn)場軸振位移測量采用派利斯系統(tǒng),軸振傳感器經延長電纜送至儀表箱內軸振變送器上,控制室220VAC分別進入高低壓缸旁儀表箱內TM900電源輸出24VDC,為各自箱內的四個軸振變送器、一個位移變送器供電。經查,該派利斯測振系統(tǒng)220VAC供電是市電供電,未由UPS供電,因此,低壓電斷儀表無電,就顯示斷線。予以重新布線,改由UPS供電。

            (5)由于二樓主機安裝有隔音罩,一樓有密閉防火墻,為防止氧氮氣泄露造成室內空氣氧濃度異常,對進入其中的巡檢人員造成安全威脅,在這兩個室內均安裝氧氣探測器(0-30%O2的測量范圍),其門口安裝控制器能同步顯示并設有報警,每次人員進入前,均先查看室內氧氣濃度是否正常才可進入。后又增加煙感報警器、攝像頭監(jiān)控。

            (6)2024年9月3日,正運行中的氧透突然自停,DCS畫面上顯示低壓缸軸位移聯(lián)鎖,切換到該畫面,看到低壓缸四個軸振均為B-23.5um、位移是-1.47mm,明顯是斷電狀態(tài)。檢查到現(xiàn)場儀表箱內為軸振變送器、位移變送器供電的TM900電源模塊出現(xiàn)故障,額定輸出電壓24VDC,此時僅僅14V,在各變送器電源端子處測量電壓11V到8V明顯衰減。由于電壓不足,軸位移變送器無法工作,顯示斷線狀態(tài)-1.47mm,聯(lián)鎖值是軸位移絕對值≥0.8mm,因此位移聯(lián)鎖停機。于是,更換新的TM900電源模塊,恢復各軸振位移顯示,重新啟動氧透機組運行。

            3.供電系統(tǒng)

            (1)在試產時,電動機啟動時間過長保護設定值為21s,一次啟動正常,但后來多次出現(xiàn)需要啟動兩次才能成功開機的現(xiàn)象,直至設定保護值為30S,一次啟動均出現(xiàn)啟動時間過長保護跳閘,造成每次開機需要啟動兩次才能正常運轉。

            電機啟動超時一般由兩個原因引起:①電機軸瓦抱死,造成電機力矩增大;②電機端電壓過低造成啟動轉矩過小,而電機端電壓由水阻柜阻值確定。因每次開機前盤車正常,經分析可能為水阻柜阻值變大。隨后用伏安法對水阻柜阻值進行測量,發(fā)現(xiàn)阻值和計算阻值存在很大偏差。造成了啟動時啟動轉矩偏小,啟動電流長時間降不到額定電流以下從而跳閘。找到問題所在后,對水阻柜阻值進行相應的調整,把純凈水倒入干凈的塑料盆中,將電液粉倒入純凈水中進行溶解,最后將溶解液倒入水阻柜水箱內。然后,再用伏安法測量A、B、C三相水阻柜水箱內水的阻值,直到三相阻值相近并在計算阻值范圍內,再把啟動時間改為25S。之后在氧透開機時,效果顯著,一次啟動成功。因氧透啟動后連續(xù)運行時間較長,一般連續(xù)運行一年往上,在后來的每次停機中,復查阻值作為一項維保工作,發(fā)現(xiàn)異常進行調整,再也未出現(xiàn)過需啟動兩次才能正常運行的情況。

            4.運行操作方面

            (1)該氧透機組設計氣量10000Nm3/h,當后系統(tǒng)用氣量減小需減負荷時,可關小進口導葉。經與制造商聯(lián)系,提供了機組實際運行參數(shù),最終定為導葉最小開度DCS上是25%,對應現(xiàn)場約40%,運行氣量9000Nm3/h,保證機組不進入喘振區(qū)。氧透因其壓縮介質的特殊性,安全運行放在第一位,其次再考慮節(jié)能。氧透高壓旁通閥V3303大開度只能用于開停機時使用,平時只作微量調節(jié),不適用于正常運行階段大開度長時間使用,避免旁通閥前后管道振動偏大。將減負荷操作、高壓旁通閥操作都編入設備操作規(guī)程,嚴格遵守廠家的通知。

            (2)氧透壓縮介質是空分裝置出來的低壓氧氣,本身不含水分,但一二級中間冷卻器氣側壓力分別是0.11MPa、0.27MPa,低于0.30MPa的水壓。長期運行,中間冷卻器銅換熱管有串漏的可能,冷卻水會進入氣側被帶入主機。因此規(guī)定每次開機前先打開五臺中間冷卻器底部氣側吹除閥檢查是否有游離水,否則出水即意味著換熱器已竄漏。并在V3324分析閥后接入露點儀進行在線檢測送氣管道中氧氣露點,以便發(fā)現(xiàn)換熱器串漏能及時停機處理。

            在氧透連續(xù)運行十年后的2021年秋天,出現(xiàn)該露點異常上升現(xiàn)象,于是開啟另一套空分裝置的備用活塞機壓送氧氣,停下該氧透拆檢各冷卻器。檢查到2#冷卻器銅管竄漏一根,予以兩端銅堵頭封堵,3#、4#冷卻器出現(xiàn)多根銅管與不銹鋼管板脹接處滲水,予以重新脹接。并吊開高低壓缸上蓋,檢查機殼內壁鍍銅層和轉子,鍍銅層并未損壞、轉子并未結水垢。機組恢復運行,并采購五臺冷卻器芯子,于2022年春季全部更換上新的芯子。

            三、結束語

            氧透運行穩(wěn)定,自動化程度高,操作簡單、方便,但由于氧氣的強氧化作用,作為一種危險性氣體,尤其在高純度、高壓力、高流速的壓縮機中,人身和設備安全運行必須放在首位。供應商在設計、制造、安裝、運行都采取了必要的防范措施,作為最終用戶,我們制氧廠工作人員要嚴格遵照杭氧的技術規(guī)范和規(guī)定程序及使用維護說明書等進行各項工作,避免任何事故的發(fā)生,讓氧透發(fā)揮最大效益。系統(tǒng)停機期間須做好各項維保工作,如檢查各氣體過濾器和管道膨脹節(jié)、更換油箱潤滑油和油濾芯,各換熱器清洗、電機潤滑、調試各氣動閥、試驗各項聯(lián)鎖等,由于其在安全性和可靠性的特殊要求,機組的檢修工作必須引起足夠的重視,需邀請專業(yè)技術人員現(xiàn)場指導或直接委托專業(yè)制造廠按照說明書要求進行。

          標簽: 氧氣機組結構  

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