VW—1.3/50型空壓機技術升級實踐

包磊磊

摘 要：空壓機在運行過程中頻繁損壞檢修，影響工藝裝置穩定運行，結合壓縮機運行工況，針對存在的各種缺陷問題，提出壓縮機換型技術升級要求，通過各種技術實踐運用，實現空壓機的長期穩定運行，實現換型改造的效益最大化。

關鍵詞：自動；排水；空壓機；長周期

1 設備簡介

我公司PSA裝置脫硫工段使用型壓縮機給系統增補空氣，該型設備在精脫硫工段在PSA工藝中有著非常關鍵的地位，其作用是脫除凈化氣中的有機硫和無機硫。由于有機硫和無機硫對分子篩吸附劑及銅系催化劑都有著巨大的危害，因此為防止PSA-3吸附劑失效及后工段吸附劑失活，變壓吸附凈化段出口總硫含量必須控制在0.1ppm以下。精脫硫主要依靠向凈化氣中補入空氣和3.8MPa蒸汽在催化劑作用下與有機硫和無機硫進行化學反應達到脫硫效果。其中補入空氣是利用空氣中的氧與硫化氫反應，在去除有機硫的同時，增加脫硫劑的硫容。因此，一旦無法及時向系統補入空氣，就會很快造成系統總硫超標，而一旦總硫超標系統只能系統停車。

設備名稱：無油空壓機。型號：VW-1.3/50；制造廠商：安慶佰聯無油壓縮機有限公司；設備主要參數：進氣壓力-常壓、額定出口壓力-5.0MPa、額定氣量-1.3m3/min、主軸轉速-750r/min、設備數量：兩套（雙機組）。

2 事情經過

經過一段時間的運行以來，設備頻繁出現故障檢修，單臺設備的檢修周期為3～10天，每次檢修幾乎都會對閥片及活塞進行更換。由于頻繁檢修空壓機，使水解脫硫塔內空氣補入量不穩定，直接導致工藝方面控制產品氣硫含量的難度增加，在兩臺空壓機同時故障情況下，甚至有可能使總硫超標。該缺陷的負面影響主要有：

①增加了檢修人員的檢修負擔，及工藝操作人員工作負擔；

②增加了備件采購壓力；

③增加設備運行維護成本；

④增加了工藝操作難度，給系統增添了不穩定性，影響整個變壓吸附裝置的長周期穩定運行。該設備主要缺陷為：a設備入口及級間缺少除水裝置，在空氣濕度較大的氣象條件下，空氣中含有微量S情況下，空氣中的水分會在壓縮機三級積聚成液態，發生液擊現象，使三級出入口舌型閥片損壞。同時析出的水分還會腐蝕三級內部各部件，比如氣缸、活塞、活塞環、氣閥板，使這些部件使用壽命大大縮短；b級間風冷器質量較差。本設備所采用的級間換熱器為鋁制風冷器。在運行期間多次發生二三級級間風冷器開裂故障。這些開裂一般發生部位都比較隱蔽，難于排查，給檢修工作快速完成造成不少困難。級間管線和缸體采用空氣冷卻，冷卻效果差，換熱后溫度不穩定，各級氣體入口溫度有超溫現象；c缸體材質選用鑄鐵，在壓縮空氣過程和備車過程中空氣接觸會腐蝕缸壁，影響設備運行穩定；d級間管道連接為銅管漲接連接，在頻繁的拆卸檢修過程后，密封性失效嚴重；e原設計中空壓機采用電磁閥控制，當其達到5.0MPa額定出口壓力后，空壓機會自動停止運行，待壓力降低后重新啟動。這種控制方式可以保證空壓機間歇性運行，大大降低設備磨損。由于空壓機綜合缺陷（主要為三級部件腐蝕問題）導致設備長期無法達到設計5.0MPa出口壓力要求，電磁閥控制無法自動控制空壓機自動開停，設備一直處于運轉狀態，磨損加速，壽命降低。工藝人員定期倒車無法徹底解決此問題；f入口過濾器質量差。原裝入口過濾器為塑料制品，在使用一年以后全部損壞，后用自制絲網罩代替；g出口止逆閥閥芯設計有缺陷。出口止逆閥閥芯為尼龍，不耐高壓沖擊，在長期高壓運行中，多次發生止逆閥閥芯破損變形導致止逆閥失效的故障。

綜上所述，該設備盡管價值不高，且結構較為簡單，但對于系統的影響卻比較重要。設備人員一直想方設法保證其正常運行，通過在其出口加裝手動排水閥人工手動排水的方法，在一定程度上延長了其頻繁檢修的周期。但由于設備本身固有缺陷，無法從根本上解決這個問題。故列入換型改造計劃。

3 解決方案

針對舊型空壓機運行存在的各類問題，必須全方位對空壓機技術升級提升要求：

3.1 總體設計要求

3.1.1 標準要求

壓縮機標準：API681；壓力容器標準：GB150 ；管殼式換熱器標準：GB151材料標準：JIS，ASTM， GB管法蘭標準：ANSI B16.5 150Lb焊接標準：ASME電氣標準：IEC所使用的標準均為符合行業規定的標準，如遇較高標準，按較高標準執行。

3.1.2 工藝工況設計要求

3.1.3 結構性能設計要求

①采用全無油活塞式，氣缸為不銹鋼材質；

②空壓機主機出口必須有配套設備如：儲氣罐；

③選用旋風離心式氣水分離集水器；選用大通徑自疏水閥，防阻塞或擊穿之隱患；

④為確?？諌簷C高度安全可靠，采用冗余設計原則，設置多重保護措施：電機過載、過熱、缺相、欠壓自動保護；卸荷、停機時排水、排氣，保證零壓啟動；設置壓力傳感器，檢測零壓力，確保零壓力啟動；

⑤必須采用全自動流量調節，卸荷時自動排水、排去級間余氣，確保每次啟動空載；

3.2 結構形式

①壓縮機機組為整體橇裝式，所有零部件均安裝在同一公共底座上，產品出廠前均已聯接完畢，并經試車檢驗，現場安裝工作量很少，只需連接好進、出氣及進出水管道即可；

②壓縮機主機結構型式為W型單作用往復活塞式壓縮機；

③壓縮機潤滑方式為全無油潤滑。即曲軸、連桿采用密封油脂潤滑，氣缸全無油潤滑。氣體不被潤滑油污染；

④壓縮機氣閥為高效舌簧閥；

⑤活塞環、導向環采用碳纖維填充聚四氟乙烯制做；

⑥壓縮機冷卻方式為同步風冷和壓縮氣缸水冷式；

⑦機器配置進口過濾器及出口單向閥；

⑧壓力顯示為就地壓力表，耐震型機械式。

3.3 材質升級

①曲軸箱：鑄鐵，整體鑄造，開式結構；

②曲軸：球墨鑄鐵，裝配前做動平衡試驗，使整機運轉平穩，震動??；

③連桿：45，鍛造；

④一級氣缸、缸蓋、閥板材料為碳鋼材質，二、三級氣缸及氣閥采用不銹鋼材料設計制作，均為水冷型。連接管道為不銹鋼；

⑤活塞材料為鋁合金，有利于散熱，活塞環和導向環材質均為填充聚四氟乙稀，該材質有良好的自潤滑性、耐磨性和導熱性，無需注油潤滑。（三級活塞材質為不銹鋼）；

⑥氣閥采用舌簧閥結構，閥片采用瑞典進口不銹鋼材料；

⑦冷卻系統：中間冷卻器為全不銹鋼制成，分兩程，管內走氣，管外走水。冷卻器集成排水系統：冷卻器下部安裝電子排水器及手動放水旁路；

⑧級間管道選用優質不銹鋼制作。

3.4 自動控制

①控制柜儀控和電機主控制分成兩部分布置，按防爆外殼設計，現場安裝；

②控制系統：采用PLC控制；現場安裝防爆操作柱，便于切換控制；

③機組成套電氣控制部分如下：西門子S7-200PLC（CPU224），控制機器運行，采集壓力數據，人機界面為觸摸屏，顯示各級壓力，各級排水時間的設定，運行指示，故障原因，機器運行時間，以提示加油脂?？商峁┲悄芸刂萍扒袚Q點；

④所需控制線數要求：4X1.5平方銅芯線3根，電機線3X10平方銅芯線2根，4X0.5屏蔽線2根。

4 效果評估

通過連續24小時、連續72小時運行情況看，設備基本達到設計要求，滿足工藝生產的需要，目前并入系統運行，一切正常。壓縮機抽氣量：≥ 100Nm3/ 5.0MPa G（排氣壓力），允許流量和排氣壓力上下3%適當調整量每臺空壓機均配有相應的控制器，所有機組運行參數可在面板上直接進行預先設定，在顯示屏中隨時顯示各技術運行參數、報警、運行指示狀態及故障原因。根據壓縮機系統中的耗氣量，用全負荷或空載自動控制壓縮機的啟運、運行或停機。高可靠的自動啟停功能，出口空氣緩沖罐壓力連鎖，增加各級緩沖罐，具備各級自動排水，由電磁閥控制。因裝備實現了智能化，實現了預期的目標，本次設備升級換型共花費15萬元，改造實現了有效替代，降低了設備的維護成本，實現了設備長周期穩定運行。