C450MX3型离心空气压缩机系统改进如何？

2017-03-04 11:18分类：电工基础知识阅读：

针对C450MX3型离心空气压缩机存在的叶轮故障、排气温度高、工艺切断阀关闭不严和部分进气风道锈蚀等问题，进行了详细分析，并提出了改进方法和应对措施，为同类型压缩机的设计和使用提供了借鉴。

安钢3#空气压缩站是依据到2007年底达到年产钢1000万吨的建设规模所需压缩空气量为条件来设计的。该站自投产以来，充分体现了大型动力设备的优势，确保了公司各发展阶段对压缩空气的需求，但是在主体设备、系统设计及运行管理等方面也暴露出诸多问题，严重影响到设备的安全运行。通过不断的技术改进，达到了稳定生产、可靠供应的目的，使系统运行不断得以优化。

1．主体设备及工艺系统

(1)压缩机特点及主要参数压缩机选用的是美国英格索兰公司生产的C450MX3型离心空气压缩机，该机型设计紧凑，占地面积小，机组的各部件包括压缩机本体、电动机、机间冷却器、后冷却器、计算机控制柜、进气控制系统、润滑油系统及旁通阀等全部安装在同一个底盘上。压缩机主要结构特点：级间冷却器采取水走壳程、气走管程的内置式结构；机组采用独立运转的后弯式叶轮，每个叶轮安装在一根短轴上，由一大驱动齿轮带动；轴承采用套筒式倾斜型固定三瓦式油膜轴承，振动探头可连续监测其工况阻力；轴密封采用三道石墨浮环的组合形成，通过其气封和油封，使压缩机腔和油腔完全分开；油润滑系统采取机带主轴泵和电动辅助液压泵并联设计、主轴泵超尺寸设计，保证突然停电时提供足够的润滑油；控制系统具有恒压和自动双式两种控制模式。

压缩机主要性能参数如下：

规格：C3000

型号：C450M×3
形式：单进气、4轴、离心式

流量：400N．m3/min
运行排气压力：0. 8MPa(G)

主驱动机功率：3250HP

转速：1488 r/min

(2)单机工艺系统C450MX3离心空气压缩机要求空气过滤精度为2um，自备一级袋式过滤器、设计压差不大于1. 2kPa，机组配套的精过滤器作为二级除尘、设定压差不大于2. lkPa，以满足压缩机一级进口压力不小于设计值0.0964MPa(A)。二级精过滤器至压缩机间的管道材质选用不锈钢，以防锈蚀而影响机组运行。排气管道出口可分别向1#及2#母管供气，并安装金属硬度密封蝶阀，以便空气压缩机检修。空气压缩机单机组系统工艺流程简图如图11-29所示。

2．存在的问题及改进

(1)2#压缩机三级叶轮故障2#压缩机于2006年6月15日18时14分在厂家现场指导下检修完毕，开机试运行，运行48h后正常停机。11月29日，根据生产需要，进行正常倒机，按开机要求作起动前的准备工作；具备条件后，起动压缩机，压起动完成后，机组的三级振动值由0. 35mil突然升至1.Imil，机组报警并联锁停机。厂家到达现场后，连续几次开机，均因三级振动值超标，不能正常起动。经厂家对三级冷却器、三级平面及推力轴承、三级碳环密封和三级转子组件进行全面解体检查发现，三级叶轮有一片严重变形。后因人为因素，致使叶轮受外力敲击，影响到对其变形机理的分析。究其原因，不能排除有以下几条：
①该叶轮为高效后弯式设计，叶轮材料选用15-5PH不锈钢。根据只有一叶片弯形，而其他叶片无明显变化的现象，不能排除叶轮材质及制造方面的原因。

②检修中有其他固体物。故障为叶轮与第三级，可以排除机前除尘不当进入固体颗粒，打击到叶轮引起变形。6月15日检修及开机运行均是在厂家现场指导下进行，同时试运行正常。再次开机时，可能二级冷却器后至三级转子组件之间有紧固件脱落，打击叶轮引起变形。但该三级叶轮转速达到10000r/min，这样高的转速不应只使叶轮的一片叶片变形，而会对所有叶片造成伤害；同时，叶片无明显撞的痕迹。

③空气经压缩后会有大量的水析出，必须及时排出，否则会对下级叶轮正常工作造成影响。如果空气经一级、二级叶轮压缩，并经两级冷却器冷却，冷凝水分离器及自动疏水器不能将冷凝水完全分离及排出，都会使三级叶轮工作负荷增加，可能对叶轮造成伤害。鉴于该三级叶轮一叶片严重变形，不具备修复条件，厂家提供一个新叶轮，经动平衡试验合格后，安装试机正常。这次三级叶轮故障导致2#压缩机停机近3个月，给生产造成极大影响。

(2)排气温度高的原因及处理2006年5月，3台压缩机经一年多的运行，接连出现二、三级排气温度超标现象。经拆解后发现，各级冷却器均有不同程度的结垢现象；同时，冷却器的进、排水口的门形橡胶密封垫断裂破坏，致使部分冷却水走短路，影响冷却效果。于是，对各级冷却器进行化学清洗；并在冷却器进、排水口的门形橡胶密封垫周围焊接不锈钢扁钢作为护板，如图11 -30所示，以防止门形橡胶密封垫跑偏；并对循环冷却水系统添加缓蚀阻垢剂和杀菌灭藻剂。但是，2007年2月和5月，1#和3#压缩机又连续两次出现各级排气温度高。冷却器经拆解后，发现积垢严重，且冷却器进水口门形橡胶密封垫跑偏。

原因分析：

①在3#空气压缩站系统设计中，循环冷却水系统选用离子高压静电水处理器代替传统的化学药剂处理循环水的方法。3台离心压缩机自2005年3月18日投产至2006年5月出现冷却器结垢共计一年多时间，单机运行时间大约5个月，说明离子高压静电水处理器具有一定作用，但没有达到预期效果，同时也不能排除因冷却器进、排水口门形橡胶密封垫先出现跑偏而进一步加剧冷却器结垢速度的可能。

②2007年2月和5月，1#和3#压缩机冷却器积垢，冷却器进水口门形橡胶密封垫跑偏。在对冷却器进行化学清洗时，选用的药剂具有较强的腐蚀性，对冷却器管束影响严重，只能短时间浸泡除垢，中间部位的管束积垢得不到清洗，致使冷却器换热面积减小、在短时间内又重新积垢，形成恶性循环；同时因积垢堵塞，冷却器进、排水口压差加大，使冷却器进水口的门形橡胶密封垫被冲掉而跑偏。冷却器的结构为水走管外、气走管内，管间隙较小，积垢不易清理干净，但易结垢和被污物堵塞。

解决方法及措施：

①对压缩机各级冷却器进行彻底的清洗。清洗时，选用对冷却器铜管束腐蚀性较小的化学清洗液、采取化学清洗和水冲洗接替进行，达到彻底清净的目的。

②针对冷却器进排水口门形橡胶密封垫的设计缺陷，增加不锈钢护板，以减少门形橡胶密封垫跑偏的可能性，如图11- 30所示。

③加强循环冷却水系统的改进与管理。循环冷却水系统的离子高压静电水处理器不能完全达到阻垢和杀菌灭藻的作用，对水循环系统进行加药处理，应定时投加药液并进行水质化验；水系统的旁滤器和供水全自动过滤器应加强维护，保证可靠运行。冷却塔的冷却效果极为关键，特别是在夏季，应保证供水温度不超过32C。

(3)工艺切断阀的选择改进单机外供气的两个DN400切断阀和站区双母管4个DN600工艺切断阀均采用的是金属硬密封蝶阀，目的是为了能保证单机可以停机检修、每台压缩机可根据需要向两根母管单独供气。但自投产后，发现单机的两个DN400金属硬密封蝶阀和两根母管的4个DN600金属硬密封蝶阀均不能可靠切断气源，漏气严重；停运的压缩机不能安排检修，同时对生产安全构成威胁。经检查后发现，单机外供气的两个DN400切断阀安装方向有误，经调整方向安装后，仍然漏气。后将3台压缩机的6个DN400金属硬密封蝶阀由单面密封改为双面密封，效果仍然不理想。不得已在蝶阀后各增加一个单闸板闸阀，但站区双母管4个DN600金属硬密封蝶阀没有更换及处理，这给2期的第4台压缩机的管道对接造成极大影响。分析金属硬密封蝶阀关闭不严而漏气的原因：一是施工后没有对管道进行彻底清理和吹扫，焊渣、锈蚀及其他固体颗粒影响到阀门关闭严密；二是压缩空气中的冷凝水含有腐蚀性物质，使蝶阀阀板及密封面腐蚀，影响其密封性能，同时因压缩空气为全无油气体，也影响到阀门的密封性能。

(4)进气风道的设计改进根据机组进气量为400N．m3/min的条件，设计吸气风管直径为DNlOOO，吸风口标高为15m，顶部设有防雨帽，在吸风口罩上设有不锈钢丝网，以阻止动物或其他外来物体进入压缩机。一级除尘为低压喷吹脉冲袋式除尘器，过滤面积480m2，流速为1 m/min，滤袋为针刺毡加覆膜涂料。根据一级低压喷吹脉冲袋式除尘器出口及二级精除尘器入口的形式，设计两除尘器之间的连接为方形风道及箱体形式；二级进气过滤器后的管道材质选用不锈钢。压缩机入口法兰尺寸为DN500，进气管直径为DNIOOO，设计一个DNlOOO/DN500、长度为lOOOmm的锥形管作为连接。使用大半径弯管，以减小压降和进气空气滞留。水平延伸段安装有一定的斜度，以避免管道内的凝结物进入压缩机，在水平延伸管的低点安装有排放口。压缩机进气系统如图11-31所示。

该形式的进气管道系统设计运行两年多来，满足了压缩机对进气品质的要求，但唯一存在的不足是一级除尘器出口与二级精除尘器之间的方形风道及箱体在设计和施工中只是进行了除锈处理，而没有进行防锈和防腐处理，致使其在长时间运行后有锈蚀脱落，对二级精过滤器的过滤能力有较大影响。在设备维修时，对该风道及箱体进行了除锈及防腐处理，进一步改善了进气品质。

C450MX3型离心空气压缩机作为大型动力设备，向用户提供压缩空气，在国内使用较少。基于钢铁企业的环境，空气质量一般不高，含有大量粉尘及腐蚀性物质，对压缩机的运行都有极大影响。所以，要求使用中应着重关注进气品质、循环冷却水系统、润滑油系统及设备运行管理，为压缩机良好运行提供条件。我公司通过对该型压缩机使用中存在的问题不断改进，解决了部分影响压缩机安全正常运行的制约因素，对有些仍然没有解决的问题也有了应对的措施，为2期第4台压缩机的设计和安装提供了借鉴。

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