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氮压机排气温度偏高的原因研究与解决

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-07-04 02:44:01 来源: 作者:用户82810    浏览次数:1    
摘要

本厂一台引进英格索兰(CENTAC)C125MX5N2型离心透平氮压机,5级压缩,流量20000 Nm 3 /h,排压2 2M Pa,1 4级全采用内置管壳式冷却器,5级采用外置管壳式冷却器。在产品氮气的压缩输送系统中,该压缩机的压缩能力扮演着至关重要的角色。在氮气压缩机中,冷却器的冷却效果决定着排气温度的高低,每级的排气温度高低则直接影响着氮气压缩机的压缩能力。1故障概述该氮气透平压缩机正式投运...

本厂一台引进英格索兰(CENTAC)C125MX5N2型离心透平氮压机,5级压缩,流量20000 Nm 3 /h,排压2 2M Pa,1 4级全采用内置管壳式冷却器,5级采用外置管壳式冷却器。在产品氮气的压缩输送系统中,该压缩机的压缩能力扮演着至关重要的角色。在氮气压缩机中,冷却器的冷却效果决定着排气温度的高低,每级的排气温度高低则直接影响着氮气压缩机的压缩能力。

1故障概述该氮气透平压缩机正式投运后3个月,四级排气温度持续上升,接近联锁停机值。

2故障判断(1)单一性的四级排气温度偏高,反映出整个循环水系统的工况不存在任何问题;(2)经检测该级冷却器进出口水温,进水23,排水42,温差19,已超过设计进出口水温14的标准,初步判断四级冷却器存在冷却水量不足;(3)应用红外线测温枪检查该级冷却器进水口门型垫处温度值为23 5,其附近沿着水流方向的蜗壳温度大约在24,如此小的温度偏差,说明门型胶垫存在泄漏,部分冷却水从进水口旁路到回水口。

3故障机理分析

(1)循环水供水压力偏低或供水温度偏高,不能满足压缩机氮气冷却需求。从DCS调出相关数据,该级循环水供水压力0 35 MPa,供水温度23(设计要求:压力> 0 30 MPa,温度< 33)。循环水供给完全满足工况。

(2)压缩机的冷却器的管束紧凑排布结构的易堵性。CENTAC压缩机筒状冷却器位于各压缩级中间。冷却器是环形的,水在管外流,氮气在管内流,氮气与水逆向流动。管内有鳍片,氮气通过管内,冷却水在管外同时以相反的方向流动。这样的结构具有非常高的热交换效率。管束排布紧凑,壳程间隙狭小(不大于2 mm的间距)导致循环水中淤泥、杂质、悬浮物等堆积并卡死在壳程之中。本厂循环冷却水水质条件与压缩机供水需求比较如下:(a)总硬度用CaCO 3来表示应该小于100PPM(实际值480 PPM);(b)酸性6 0 8 0 PH范围内(实际值8 89);(c)悬浮物不超过50 PPM(实际值85PPM);(d)langelier饱和指数应该在+ 5 0 + 1 0之间(本厂未做此数据统计)。总体说来,供给CENTAC压缩机应该是软性、清洁和不含腐蚀性成份的水质。而从循环水各项指标的实测值与设备需求值比较起来,水质条件明显不能满足压缩机的供水需求。悬浮物偏高致使冷却器壳程堵塞。缩短了压缩机冷却器正常使用周期。为此在该压缩机循环水总管上加装了Y型过滤器,但因水质原因,滤网过密几乎每周就得清洗过滤器两次以上,循环水截流严重;滤网过稀又起不到过滤效果。

(3)压缩机冷却器冷却水进口接口处密封用门型胶垫故障多发性。

CENTAC压缩机采用的内置式冷却器,冷却水进口接口处采用门型密封胶垫将冷却水的进水侧和排水侧分开,该门型胶垫在原厂设计采用合成胶水将其粘贴在冷却器接口处外壳上。其主要故障表现在:(a)安装时因接触面不均匀导致其密封失效;(b)运行一段时间后,因受水压冲击,门型密封胶垫跑位,密封失效。

4解体验证

2009年2月解体后,发现该级冷却器进口门型胶垫二分之一以上被水冲掉,导致密封失效;在冷却器的进水口,可查看到附在管束之间的循环水冷却塔填料残渣、微小絮状物等,在冷却器的出水口有白色结垢物。

5解决措施

5 1冷却管束易堵性处理针对压缩机的冷却器的管束紧凑排布结构,而水质不足以满足设备长期正常运行的情况,重新设计布置冷却器供回水管路,用于在线反洗排气温度较高级冷却器,我厂按实现4级冷却器在线反洗。改造前后操作方式大致为:(A)改造前循环冷却水经过V1截止阀进入冷却器,由V2回水至回水总管;(B)改造后,在出现该级排气温度有持续上升趋势时(一般是上升至报警下4左右时),关闭V1、V2阀的同时,开启V3、V4阀,必须保持其同步性。

此改造的重要意义在于设备可以在不停机的情况下实现冷却器的在线反洗,经试验具有一定的效果,能为设备管理人员提供足够的时间组织设备检修、以及生产调度人员安排生产组织。但是压缩机在实现反洗的过程中,因改变的原始的气、水逆向冷却的方式,而变成同向冷却,会使排气温度有上升趋势,还有造成高温联锁停车的可能性。因此我厂2009年5月安排一次在线反洗,反洗之前,利用氮气用户用氮量减少的机会,将该压缩机卸载,在卸载情况的进行反洗,反洗时间为1 h.完成后进行阀门切换至正常流向,加载后观察各级排气温度可以看出,经过反洗的NO. 4级冷却器排气温度降低5,其他各级排气温度变化不明显,在线反洗具有一定的效果。

5 2门型胶垫失效处理针对门型胶垫密封失效的故障,对冷却器进排水门型口进行的改造,避免了门型胶垫跑位。在门型胶垫的外边缘点焊宽度为10 mm,厚度为3 mm的不锈钢条门型框,用以限制门型胶垫3个方向的运动、跑位。至2009年2月按此方案改造,运行至今,未出现有门型胶垫跑位的故障现象,效果比较明显。

6结束语C125M X5N 2型离心透平氮压机排气温度偏高的问题一直困扰着循环水质较差的用户,这也是英格索兰高效率内置式气冷却器的瓶颈。要根治此故障,需在循环水质的研究上下功夫。本厂至2009年2月以来,加强循环水质的监控,要求水处理厂家以一周为周期递交水质报告,并分不同季节优化水处理方案,循环水质日趋改善。此次在解决该压缩机排气温度高跳车故障的过程中,突破了以往不敢在进口设备上下手的理念。

得出结论,只要符合科学,就应该勇于去研究、探讨并积极的去解决之。此次的成功尝试,为本厂另外4套英格索兰氮压机及其他同行业企业提供了重要的参考经验,具有推广意义。

 
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