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聚丙烯二级螺杆压缩机故障分析
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摘要：本文主要介绍聚丙烯二级螺杆压缩机在每次检修后开启时都会出现与一级压缩机做功不匹配的频繁喘振，机封泄漏故障，同时叙述了内循环喷淋介质改造及使用效果，希望为设备操作管理人员提供类似经验。
关键词：螺杆压缩机;垢下腐蚀;喷淋介质;喘振
引言
青岛石油化工有限责任公司聚丙烯装置采用小本体法间歇式生产，产品为聚丙烯粉料，回收丙烯气中或多或少带有聚丙烯粉料从而导致气柜压缩机无法选用往复式压缩机，又因为压缩后的丙烯气压力需为1.75-1.85MPa，所以压缩机主要采用螺杆式压缩机两台连续压缩方式，为了符合一二级同步并匹配，本装置采用一变频同时调节两台压缩机转速的一拖二方式，压缩机喷淋介质为循环水，开车后改为循环水内循环。本文主要介绍二级压缩机在每次检修后开机频繁出现喘振，机封泄漏故障，通过内循环水改造后，使用效果明显好转。
一、聚丙烯装置二级螺杆压缩机K0301B结构
1.1 二级螺杆压缩机主要参数
丙烯气二级螺杆压缩机
型号 LG4/0.45-2.2 入口气量 4m3/min
转速 3000r/min 入口压力 0.45MPa
排气温度≤85℃ 出口压力 2.2MPa
额定功率 110kW 压缩级数 二级
压缩机重 400kG
1.2 K0301B结构形式。螺杆压缩机K0301B采用上进上出形式，两个转子支于进排气座的轴承上，阳转子有四个凸齿，阴转子具有六个与阳转子凸齿相啮合的凹齿。阴阳转子在吸气端外侧均有同步齿轮，保证螺杆齿型间持有正常的工作间隙。同步齿轮的速比与螺杆转子齿数比相等。同步齿轮安装于压缩机吸入端的外侧，并有压力油润滑以确保阴阳转子同步运转。气缸体、排气座分别设有三角形径向排气孔口和蝶形轴向排气孔口。径向排气口和轴向排气口保证排气时气缸压力达到最佳设计值，并使效率趋向最佳。
二、故障现象
2.1 由于压缩机长时间压缩带有聚丙烯粉料的丙烯气，压缩机长时间运转导致压缩机腔内聚丙烯粉料集聚、结垢导致波纹管密封动环波纹管失弹，无法补偿，密封失效，最终丙烯气及喷淋介质水进入油箱，造成油箱"开锅"，机械密封泄漏。
2.2 拆检时阴阳转子有腐蚀，但无结垢。压缩机腔体有结垢将垢清理，表面有腐蚀。
2.3 每次检修后二级压缩机开启时都会出现与一级压缩机做功不匹配，喘振等现象，主要表现为，二级压缩机入口压力升高，最高达到0.85MPa时突然降低，同时还表现在二级压缩机电流由114A增大到146A然后降低，循环往复。最终导致二级压缩机机械密封泄漏。
三、原因分析及措施
3.1 长周期运行机械密封泄漏。由于压缩机长周期运行机械密封泄漏主要原因是丙烯气中带有聚丙烯粉料，粉料长时间集聚、结垢，最终导致压缩机密封波纹管失弹，动环无法补偿，最终导致机械密封泄漏。改进措施为：更换气柜出口过滤网目数，同时规定每天定期切换出口过滤网，并及时清理过滤网粉料。
3.2 阴阳转子及腔体腐蚀。本套设备采用的喷淋介质为循环水，循环水由于循环使用最终导致循环水的浓缩倍数不断提高。水中成垢盐类及腐蚀性离子也成倍增加，最终导致二级压缩机腔体及阴阳转子形成垢下腐蚀。垢下封闭区域为阳极，阳极反应则是铁的溶解即阳极反应 ： Fe=Fe2++2e- Fe2++2H2O=Fe(OH)2+2H+
使垢下介质的pH值进一步降低，加快腐蚀。
阴极反应 ：O2+2H2O+4e-=4OH-
由于二级压缩机压力较高喷淋介质的喷淋冲刷力较强，最终导致阴阳转子无结垢现象，但明显可以看见密封线全部腐蚀掉，从而可以推断阴阳转子一直进行结垢、垢下腐蚀、冲刷等循环;二级压缩机封腔内有垢，清理后可明显看见腐蚀情况。
措施：为减缓腐蚀情况，改循环水为除盐水，减少水中成垢盐类及腐蚀性离子，同时增加喷淋介质内循环水的排放次数，达到稀释浓缩倍数。注：由于白油比循环水耐腐蚀情况好，2013年4月改循环水为白油，由于白油比热{2.6J/(KG.℃)}比水比热{4.2J/(KG.℃)}小很多，压缩后气体的热量不能充分被吸收带走，所以导致气体温度升高。该方法效果不好，无法使用。
3.3 检修后二级压缩机与一级压缩机做功不匹配。由于二级压缩机阴阳转子及压缩机腔的腐蚀导致检修后再次开起时，同等情况下，二级压缩机做功能力小于原没有腐蚀时，从而导致每次检修后二级压缩机做功与一级压缩机做功不匹配，出现喘振现象。
措施：由于一二级压缩机变频使用为一拖二形式，调节变频时，一二级转速同时变化，为了让二级压缩机能够满足一级压缩机的做功能力，我们采取提高二级压缩机电机的起始转速，从而达到二级压缩机满足一级压缩机做功。
3.4 喘振造成机械密封泄漏。二级压缩机检修后由于一二级压缩机因不匹配，出现喘振现象，反复出现多次压力波动、振动波动，引起机械密封受力波动过大，端面出现分离、磨损，导致机封泄漏。
措施：及时调节二级压缩机的电机起始转速，使一二级压缩机做功匹配，从而消除喘振现象。
四、改造后效果
通过本次改造经统计优化有：①气柜出口滤网目数改造，增加了清过滤网的次数，但使二级压缩机密封的使用情况得到好转，压缩机密封长周期运行寿命有所提高。②喷淋介质改为除盐水，定期排放内循环水使除盐水定期置换达到水质好，定期检修时阴阳转子没有腐蚀，压缩机腔没有结垢现象，检修结束后二级压缩机做功能力不变，不需调节二级压缩机电机起始转速，仍能满足生产需求，同时减少因喘振造成机械密封泄漏的损失。
五、结论
自改造以来，对二级压缩机进行拆检，发现机械密封完好，压缩机腔及阴阳转子无腐蚀，重新组装使用未产生喘振现象，从而减少因喘振造成的机械密封泄漏，减少密封造成的损失每台套10278元，同时减少因设备故障造成生产损失每次504000元，净利润28800元(每次抢修约16小时，聚合釜反应生产2轮，每轮12釜，每釜产聚丙烯3吨，每吨约7000元)。通过使用证明本次对气柜出口过滤器过滤网目数改造和压缩机喷淋介质改造是成功的。
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