馬壽麗，劉 波，梁福宜，楊利波

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠，河南濮陽 457162)

輕烴裝置空壓機故障停機分析與對策

馬壽麗，劉 波，梁福宜，楊利波

(中國石化中原油田分公司天然氣處理廠，河南濮陽 457162)

針對阿特拉斯GA5螺桿空氣壓縮機排氣溫度高和電機過載造成故障停機的問題進行分析，找出問題的本質(zhì)原因后采取相應的措施予以解決，并把兩臺空壓機改造成聯(lián)鎖啟動，保證了裝置儀表風的平穩(wěn)供給。

空壓機;排氣溫度;故障停機

中原油田天然氣處理廠陜北項目部雙河聯(lián)合站輕烴裝置主要通過PLC系統(tǒng)控制生產(chǎn)工藝參數(shù)，而控制系統(tǒng)主要靠現(xiàn)場氣動調(diào)節(jié)閥開關實現(xiàn)整個參數(shù)的控制，儀表風則是氣動閥的主要動力源。雙河站輕烴裝置的儀表風主要由兩臺無錫生產(chǎn)的阿特拉斯螺桿式空氣壓縮機提供，其中一臺正常運轉(zhuǎn)一臺備用，該機組的設計狀況為：型號，GA5-P;流量，44.6 L/s;最高工作壓力，0.75 MPa;電機功率，15 kW;排氣溫度高報警設定值，110℃;機排氣溫度聯(lián)鎖停機設定值，120℃。

螺桿式空氣壓縮機具有高效率、自動監(jiān)控經(jīng)濟運行、可靠性高、維護保養(yǎng)簡單、噪音低、振動小等特點。

1 空壓機故障對裝置的影響

雙河站的2臺空壓機在正常開機狀態(tài)下，啟動其中的1臺即可滿足生產(chǎn)的需要，另一臺在作為備用機在緊急狀態(tài)下使用，保證正常生產(chǎn)，這兩臺空壓機是通過管線并聯(lián)接入干燥系統(tǒng)，空壓機的最高工作壓力為0.75 MPa，空壓機排出的壓縮空氣先通過干燥系統(tǒng)脫水后進入空氣儲罐的，當空氣儲罐存儲的空氣壓力低于空壓機加載壓力時空壓機開始加載壓縮空氣，當空氣儲罐壓力高于空壓機卸載壓力時空壓機開始卸載停止壓縮空氣，這樣空氣儲罐始終保持一定的壓力，空氣儲罐的壓縮空氣則直接供給生產(chǎn)裝置的氣動調(diào)節(jié)閥使用。

圖1 空氣壓縮機系統(tǒng)工藝流程示意圖

由于空壓機備用機與工作機沒有聯(lián)鎖，即使工作機停機，備用機也不會自動啟動，而且空壓機沒有任何運轉(zhuǎn)信號傳入輕烴操作中控室，一旦空壓機發(fā)生故障停機，在輕烴操作中控室里沒有任何顯示，操作人員如果不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，生產(chǎn)裝置就沒有儀表風或者儀表風低于氣動閥要求的最低工作壓力，氣動閥就會失靈，導致整個輕烴裝置生產(chǎn)的溫度、壓力、液位等各項參數(shù)不能正常調(diào)節(jié)，很容易造成生產(chǎn)裝置的超溫、超壓運行，給生產(chǎn)帶來安全隱患;同時輕烴裝置溫度、壓力、液位等參數(shù)產(chǎn)生的劇烈波動，直接影響輕烴裝置的平穩(wěn)操作。根據(jù)天然氣處理具有連續(xù)性和穩(wěn)定性的特點，即使儀表風問題得到處理，也要經(jīng)過很長一段時間才能出合格產(chǎn)品，直接影響裝置產(chǎn)量，造成經(jīng)濟損失。由此可以看出，如果空壓機故障停機沒有及時發(fā)現(xiàn)處理，會給生產(chǎn)帶來非常大的安全隱患和經(jīng)濟損失。

2 空壓機故障及原因分析

陜北項目部雙河站輕烴裝置的空壓機出廠設定排氣溫度在超過110℃時報警，當達到120℃時自動聯(lián)鎖停機。在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)空壓機運行一段后老是頻繁自動保護停機，尤其在夏季生產(chǎn)期間更為明顯，這樣就頻繁導致生產(chǎn)裝置不能正常生產(chǎn)。通過對空壓機的檢查發(fā)現(xiàn)，空壓機停機，電腦控制器顯示排氣溫度過高(顯示超過120℃)或者電機過載造成自動保護停機，檢查空壓機機械設備及校驗儀表的靈敏度未發(fā)現(xiàn)任何異常，說明空壓機停機確實因為有關參數(shù)過高自動保護停機。因此針對空壓機排氣溫度高和電機過載的原因進行仔細研究分析，發(fā)現(xiàn)影響排氣溫度高和電機過載的主要因素如下：

2.1 空壓機工作壓力高

如果空壓機工作壓力高，就必須使空壓機設定較高的排氣壓力，排氣壓力高，空氣壓縮比大，產(chǎn)生的熱量也會增大;所以壓力設定越高排氣溫度自然越高，同時排氣壓力越高電機負荷也越大，這樣就很容易造成空壓機排氣溫度高和電機過載。

2.2 電機加載頻繁

電機如果加載頻繁就會造成電機帶負荷運轉(zhuǎn)時間長，空負荷運轉(zhuǎn)時間短，容易引起過載同時也會導致電機溫度也高，會增加整個空壓機系統(tǒng)的溫度，引起空壓機排氣溫度高。

3 針對空壓機故障停機采取的措施

3.1 降低排氣壓力

通過檢查發(fā)現(xiàn)當前空壓機的加載的最高工作壓力設置為0.75 MPa，統(tǒng)計現(xiàn)場裝置所有氣動閥發(fā)現(xiàn)氣動閥最高用的氣源工作壓力為0.45 MPa，顯然當前空壓機設置的最高排氣壓力明顯高于裝置調(diào)節(jié)閥必需的氣動壓力，如果調(diào)低空壓機的排氣壓力不僅能降低排氣溫度而且還能減小電機負荷。根據(jù)實際情況并經(jīng)過多次試驗我們將空壓機的最高排氣壓力設為0.68 MPa，降低了空壓機的最高工作壓力。

3.2 解決電機加載頻次數(shù)

影響電機頻繁加載的是空壓機的卸載壓力與加載壓力的壓差，壓差越小電機加載越頻繁，查看空壓機最低加載壓力為0.72 MPa與空壓機的最高排氣壓力0.75 MPa的壓差為僅為0.03 MPa，由于空氣儲罐本身可以存儲一定的壓力供現(xiàn)場裝置設備使用，如果我們增大卸載壓力與加載壓力之差，電機加載次數(shù)就會下降，電機空負荷運轉(zhuǎn)時間就相應增長。通過多次試驗，把空壓機的加載壓力設置為0.56 MPa與新設定的卸載壓力0.68 MPa的壓差為0.12 MPa，加大了卸載壓力與加載壓力的壓差，減少了電機的頻繁加載。

3.3 吹掃空冷器

根據(jù)陜北風沙大空氣中的灰塵多的實際情況對空壓機的空冷器平時每兩個月吹掃清理，夏季更要每半個月吹掃清理一次，保證空冷器散熱片能順利通風保證系統(tǒng)溫度能快速排出。

表1 空壓機實施措施前后運行參數(shù)對照表

4 改造空壓機停機聯(lián)鎖啟動

通過以上整改措施我們解決了空壓機排氣溫度過高和電機過載造成的空壓機停機問題，雖然能保證空壓機不頻繁停機，但是空壓機各種故障停機的因素還是存在，如果工作中的空壓機出現(xiàn)故障停機而另一臺備用機能接著運行就能保證儀表風的供給量，保證生產(chǎn)的正常進行。通過這個思路我們查閱資料并試驗發(fā)現(xiàn)，如果空壓機在最高工作壓力卸載后壓縮空氣沒有損失或者空氣壓力長時間沒低于加載壓力，那么工作中的空壓機的電機就會自動停機，但是程序處于開機狀態(tài)，如果空氣壓力降到空壓機的加載壓力時空壓機就會立即自動啟動電機使空壓機運行，因此，我們讓兩臺空壓機同時啟動并聯(lián)。

圖2 1#和2#空壓機同時運行時空壓機狀態(tài)圖

把1#空壓機加載壓力機設為0.56 MPa，2#空壓機加載壓力設為0.53 MPa，兩臺機的卸載壓力可以一樣設為0.68 MPa。這樣同時啟動1#和2#機，當兩臺空壓機加載到最高卸載壓力時1#、2#機同時卸載，在系統(tǒng)壓力低于1#空壓機的加載壓力0.56 MPa時1#空壓機開始加載，由于1#和2#機互相聯(lián)通兩臺空壓機加載壓力不是一樣的，1#機的加載壓力始終高于2#機(0.56 MPa＞0.53 MPa)，這樣空壓系統(tǒng)的最低壓力始終高于2#空壓機的加載壓力，2#空壓機長時間就不加載，根據(jù)空壓機長時間不加載電機就會自動停機但是程序處于開機狀態(tài)的特性，2#機的電機就會停止運行，但程序處于開機狀態(tài)。

圖3 1#機故障時2#機運行示意圖

一旦1#空壓機因故障停機，空壓系統(tǒng)的空氣壓力就會下降，下降到2#空壓機的加載壓力(0.53 MPa)時，2#空壓機就會立即啟動，保證了裝置儀表風的供給。通過現(xiàn)場試驗證明，1#、2#空壓機通過設定不同的加載壓力并同時啟動，完全可以達到一臺空壓機出現(xiàn)故障另一臺立即啟動的要求。

5 實施效果

空壓機是保證輕烴裝置安全、連續(xù)、平穩(wěn)運行的重要設備之一，通過采取上面的措施，解決了空壓機頻繁停機的問題，消除了空壓機停機給輕烴裝置帶來的安全隱患，保障了輕烴裝置的連續(xù)平穩(wěn)生產(chǎn)增加了輕烴產(chǎn)量，并且改造后的兩臺空壓機形成的停機連鎖啟動，更加保障了自動調(diào)節(jié)閥儀表風的平穩(wěn)供給。

TQ051.21

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2010-09-21

馬壽麗(1975-)，女，從事天然氣處理工作，電話：13333933785。