压缩机气阀故障案例分析

循环氢压缩机气阀故障分析及解决措施

作者:石芝锋 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:48 发布时间:2018-03-08
循环氢压缩机是加氢装置的关键设备,其安全平稳的运行是加氢装置长周期生产运行的关键。本文以我司13万t/a非芳烃溶剂油装置循环氢压缩机C-2001A/B在生产运行期间出现的故障为例,结合检修情况,对气阀故障原因进行了具体分析,并给出合理的解决措施及效果评价。该实践对确保机组的安全生产以及装置的长周期运行提供了有力的保障,同时对以后机组的日常管理和故障处理有着重要的指导意义。
压缩机气阀故障案例分析

在石油化工行业中,压缩机机组是炼化装置的核心设备,其安全平稳的运行,是炼化装置长周期生产运行的关键。在加氢精制装置中,循环氢压缩机主要用于克服生产装置系统的阻力降,增加循环氢气体的压力,使未充分参与反应的循环氢气体物料,经循环氢压缩机升压后,重新进入反应系统。循环压缩机的压力一般较低,多采用单级压缩。

循环压缩机在使用上要求保持一定的进、排气压力差,而且在切换时,供气量不变。我厂13万t/a汽油加氢装置循环氢压缩机C-2001A/B机组为固定水冷式、一级、对称平衡型无油润滑往复活塞式压缩机,用于为13万t/a汽油加氢装置反应系统输送原料氢气及原料氢循环、系统补氢增压。自2016年11月20日投入生产以来,循环氢压缩机C-2001A/B故障率频繁,特别是在装置第一周期生产开工时,机组故障率高,严重影响到加氢装置的长周期安全生产运行。

本文对机组故障率最高的气阀故障进行深入分析,针对性地提出解决措施,并介绍机组的改造情况。

机组运行概况

我司13万t/a汽油加氢装置循环氢压缩机C-2001A/B机组为固定水冷、一级、对称平衡型无油润滑往复活塞式压缩机,为13万t/a汽油加氢装置反应系统用的循环氢增压循环,一备一用。该循环氢压缩机机组规格型号为DW-11/15-25,额度流量为11.0 Nm3/min,额度吸气压力为1.5 MPa,额度排气压力为2.5 MPa,其详细的技术参数如表1、2所示。其中循环氢压缩机气阀是网状阀,阀片采用网状结构,阀片和阀座的材质为3Cr13;气阀弹簧材质为17-7PH。

技术参数

机组运行问题汇总

针对循环氢压缩机在生产运行过程中,机组故障率较高的状况,我们仔细进行了统计分析,循环氢压缩机C-2001A/B故障停机情况汇总见表3所示。

从表3可以看出,在2个月的开工生产周期中,循环氢压缩机共发生故障13次,造成2台机组频繁切换运行,严重影响装置安全平稳运行,同时维修单位也投入了大量的人力和物力。经分析汇总,影响机组安全运行的主要因素主要有:气阀、填料、轴头泵、卸荷阀、电气及工况带液粉尘等原因,其中因气阀故障引起的停机次数占总停机数53%以上,是影响机组安全运行的主要因素。

气阀故障原因分析

从检修的情况看,如图1,气阀故障主要表现为阀片、弹簧大量断裂,阀座上堆积催化剂粉尘、油泥、积碳较多,阀座液击断裂,机组带液及粉尘多等。因此,分析造成气阀故障原因有以下几个方面。

(1)加氢原料为高硫油,循环氢中H2S含量较高,对阀片、弹簧腐蚀严重,导致脆性断裂。在装置生产过程中,对循环氢定期取样化验分析,循环氢H2S含量在10 000~15 000 ppm,从而造成硫腐蚀。

(2)循环氢气中夹带少量液体组分。生产上循环氢气虽然经过循环氢分液罐进行分离,但仍带有少量较轻的液体组分,同时生产上的操作波动将会使液体组分进一步增加。从而使压缩机吸入的氢气带液,对气缸及气阀产生液击。机组在生产运行过程中带液运行,形成液击,极易造成气阀阀片、弹簧、阀座损坏或断裂,导致气阀故障,也是导致排气温度高的故障原因之一,同时因液体难压缩,机组带液运行存在严重的安全隐患。

(3)循环氢中携带的催化剂粉尘较多。催化剂粉尘会积聚在阀座上形成油泥和积碳,堵塞气阀的流通面积,影响阀片的启闭,阀片弹簧受力不均,长期处在较高的交变应力工况下工作,容易造成阀片、弹簧断裂。

(4)弹簧因疲劳或质量问题断裂,使平衡力不均,会引起气阀阀片断裂,其后果又进一步加速阀座的损坏。

(5)顶开吸气阀气量凋节机构工况不稳,容易卡死。卸荷阀顶开装置结构设计不合理,故障卡死,致使气阀阀片在卸荷时不能完整顶开,或加荷时气阀阀片不能正常打开,导致气阀工况不稳。

故障统计

解决措施

针对循环氢压缩机在生产运行期间存在的问题,在装置停工检修期间,我们采取以下解决措施。

(1)针对现工况循环氢含H2S高腐蚀的问题,对原来的气阀进行新设计,采用耐H2S腐蚀的PEEK气阀,对气阀(含阀片、阀座及弹簧)进行材质升级,选择耐H2S腐蚀的材质。阀片材质升级选用PEEK;气阀弹簧材质选用17- 7PH进口钢丝;对阀盖、阀座、弹簧及垫片等部件采取表面非晶态处理措施,喷涂耐高温的防腐涂层。

(2)对负荷控制器进行重新核算、设计和改造,使气阀工况稳定。

(3)在压缩机吸入管路上增加一台旋风分离器,进一步分离循环氢中携带的少量液体及催化剂粉尘,改善气阀工况。

故障图

(4)控制好检修质量,严格按照《SHS 01020-2004 活塞式压缩机维护检修规程》进行检修和验收。采购时严格把控好气阀及弹簧的质量,认真检查验收更换的备件,阀片不得有变形、裂纹及划痕等缺陷;阀座密封面不得有腐蚀麻点、气孔及划痕,表面粗糙度为Ra 0.8,阀座边缘不得有裂纹、沟槽等缺陷;阀座与阀片接触线应连续封闭;对气阀组装后,用煤油进行气密性试验,对超标一律更换或返修。

(5)打开进口过滤器检查,更换损坏的过滤器滤芯,并选用耐H2S腐蚀的材质,选择不锈钢316。要定期检查机组进口管线Y型过滤器滤芯滤网是否腐蚀脱落,过滤器是否堵塞,进行清理。

(6)加强机组的管理。日常要加强机组的管理工作,做好机组的日常维护保养和定期维护保养工作,成立公司级的大型机组的特护工作,岗位操作人员要严格按照设备安全操作规程操作。
通过以上措施的改造实施,自装置从新开工投入生产运行以来,机组已连续运行3个月,机组故障率明显降低,运行良好,各工艺指标正常,取得很好的效果。同时既减小了维修工作量,又降低了维修费用。

结语

循环氢压缩机是加氢精制装置的关键设备,其安全平稳的运行,是装置长周期生产运行的关键。气阀故障是往复活塞式压缩机的常见故障之一,原因主要来源于工艺工况、设备及机组管理等方面。

因此,为了确保机组的安全平稳运行,在气阀选材上应该选择满足工况要求材质的气阀;工况要平稳操作,气源要洁净,严禁带液;建立健全大型机组的特护管理组织机构,明确职责,加强分工,加强机组的管理工作;日常加强机组的维护保养和定期维护保养工作,定时巡检点检,及时发现隐患;岗位操作人员要严格按照设备安全操作规程进行操作,严禁违规操作。只有坚持科学的管理和技术方法,才能降低设备故障率,减少维修成本,确保装置的安全运行,提高企业的经济效益。

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