50-5E6B膨胀机组喷嘴组件损坏的原因分析.pdf

设备管理与维修2023 翼10（下）0引言某轻烃装置中，50-5E6B 透平膨胀机组是气处理装置生产的关键设备。该机组于 2014 年安装投产，2017 年大修后已累计运行 25 000 h 以上，逐渐出现机组性能下降，泄漏点增多、转速波动加大，喷嘴叶片及滑盘相继出现磨损、卡住等故障，严重影响机组的安全运行和生产。为保障机组安全、正常运行，拟对该机组进行大修。在人员、技术文件、资料、工具、配件、工装、场地等方面做好准备工作后，设备维修人员对机组、喷嘴传动机构及系统进行改造、更换。1机组主要设计参数该 50-5E6B 透平膨胀机组由一台单级膨胀机和一台位于主轴另一端起负载作用的单级离心压缩机组成，膨胀机压缩机机组安装在一块钢制结构的撬装上。撬装上还装有配套的润滑系统、密封气系统和监控系统，用于制取石油气液化和分离所需的冷量。转子周围设有可调喷嘴组件，以控制流程气的流量及可调节背压。它将仪表空气信号用于气动薄膜执行机构，以调节喷嘴叶片之间的开度，无论喷嘴开度如何变化，高速气流总能以合适的角度进入叶轮，这使得设备在很大的流量范围内具有很高的效率。密封气系统轴封为紧配合、迷宫式结构，并配有引入热的干燥密封气的部件（可调节控制温度的密封气加热器）。在操作期间，密封气注入膨胀机密封结构的中。膨胀机排放的密封气和压缩机外漏的工艺气与润滑油一起从轴承箱进入到压力油箱，气体在此从润滑油中分离出来。经除雾器和压力控制阀排入低压管线。如果设备长期不用，则应打开 V511 阀，使密封气进入压缩机的迷宫密封结构中，这样可以防止润滑油在压缩机壳体内的压力低于油箱压力时漏入压缩机壳体内（在非运行期间）。为防止止推轴承超载和损坏，机组配有推力平衡系统。推力平衡系统对前后止推轴承中的压力敏感，对此两种压力加以比较，并调节压缩机叶轮后面的压力，从而使前后止推轴承中的压力大致相同，这种调节在任何转速下均可实现（表 1）。2机组检修经过轻烃装置 2裕膨胀机组于 2020 年 10 月 26 日开始检修，拆卸后发现膨胀端叶轮入口有吹蚀痕迹，喷嘴滑动盘与扩压器轴向表面存在严重吹蚀，甚至出现 34 mm 深的凹槽。解体主机时发现，转子总成中膨胀端的叶轮磨损，动平衡精度超差，因此更换了转子总成；两端的迷宫密封套也已经磨损超差、不能重复使用，因此也进行了更换；检查前后端轴承、均有不同程度磨损，更换了前后端轴承。同时，在安装过程中发现订购来的一批配件存在加工尺寸不合格、气孔错位等问题，经过现场技术分析和协商处理（部分元件继续使用旧件，部分使用新件），基本上得到了解决和控制。10 月 29 日检修完毕，于 10 月 30 日进行试机。3试机经过10 月 30 日 20：30 开始试运启动，第一次启动时，喷嘴开度25%时机组无响应，控制柜上无转速显示，技术人员现场反复检查确认无问题进行第二次启动，调节喷嘴开度由 5豫30豫后机组启动运行，当喷嘴开度调节到 32豫时转速迅速从 7000 r/min分钟提升至 210 000220 000 r/min，此升速过程中，振动值基本维持在（X 端 16.5 滋m 左右、Y 端 43 滋m 左右）运行，运行大概五六分钟后突然出现一声异响，观察膨胀机各运行参数，除转速从两万多缓慢下降外，其他各运行参数（X 轴、Y 轴振动值，膨胀端进出口压力、温度等参数）无明显变化，也无报警显示，检查撬装管路系统没有外漏现象。为求稳妥现场立即停机，经检查无异常后再次启动仍不成功。10 月 31 日下午，将膨胀机从撬体上拆解下来，发现膨胀端叶轮严重受损，喷嘴部件上附着大量铝质残留，喷嘴叶片出口受损变形；膨胀蜗壳喷嘴后的环槽腔室内残留有大量铝质小颗粒和粉末。4检修过程中发现的问题4.1配件质量问题（1）膨胀端密封背轮。膨胀端密封背轮圆弧面加工尺寸有问题，装配后发现膨胀端密封背轮与叶轮不能完全贴合，有 2.5 mm摘要：某轻烃装置透平膨胀机组在大修后试机期间发生了主要配件损坏事件，针对故障进行深入分析，找出膨胀端叶轮严重变形、膨胀端密封套、喷嘴组件、膨胀端轴承、转子轴等损坏的原因，并采取相应的改进修复措施，保障装置的运行可靠性和安全性。关键词：膨胀机；喷嘴；喷嘴叶片中图分类号：TH17；TE969文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.3950-5E6B 膨胀机组喷嘴组件损坏的原因分析王建鑫1，张贺博2（1.中国石油吐哈油田公司鄯善采油管理区基建设备中心，新疆吐鲁番838202；2.中国石油吐哈油田公司油气生产服务中心，新疆吐鲁番838202）技术条件膨胀端分子量18.2进口压力/MPa4.16出口压力/MPa1.55进口温度/益-42增压端技术条件膨胀端增压端20.7出口温度/益-79633.5流量/（kg/h）32 39050 9634.27转速/（r/min）31 00031 00045效率/%8072表 1透平膨胀机组设计参数輭輰设备管理与维修2023 翼10（下）的缝隙（图 1），硬性装配时存在密封背轮直接顶在叶轮上、无法盘车的现象。在不影响正常开厂时间的情况下，大修中膨胀端的密封背轮使用旧密封背轮进行组装，第二次维修时使用的是库存备件。（2）膨胀端密封套。密封套上的密封气孔位置错误（图2），实际维修中使用的是旧件。（3）喷嘴滑动盘。喷嘴滑动盘的台阶尺寸有误。新滑动盘的内路台阶轴向为 8.0 mm，原喷嘴滑动盘的内路台阶轴向为7.3 mm（图 3图 4）。造成安装后与扩压器端面接触而产生摩擦，第一次组装时使用旧滑动盘进行组装试机。第二次组装时对新滑动盘进行车削加工处理后安装。4.2前期安装遗留问题在第二次机组解体维修时发现，扩压室下方加装了一个石棉板垫片，该垫片厚度为 1.5 mm，实际上仅需要取消扩压室后方的石棉板垫片即可（图 5）。第一次安装时，因此次大修配件中没有做扩压室总成，不属于易损配件，所以没有拆卸扩压室。因为喷嘴执行不顺畅，在第二次维修时拆下检查发现多加了一个石棉垫，此处密封应为 O 形圈密封（图6）。去掉石棉垫后，解决了喷嘴执行不顺畅的问题。5配件损坏情况分析透平膨胀机组膨胀端叶轮严重变形，密封套损坏，喷嘴组件内圆上附着大量的铝质残留物，喷嘴叶片出口受损变形，膨胀端轴承拉伤，转子轴表面上虽然未见损伤，但能否继续使用还需要做动平衡检查。从表面来看，可能是配件尺寸不合适或安装有误导致的膨胀端叶轮与喷嘴咬死引起的无法启动事故。但是，进行深层次的分析后发现，该现象是由于工作介质中含有一定质量和强度的颗粒物质随气流从喷嘴两叶片间的流道流入后接触到高速旋转的叶轮，同时又受到叶轮叶片的反作用力向外抛向喷嘴叶片，与喷嘴叶片接触后发生反弹后再随高速气流冲击叶轮叶片；如此反复地在喷嘴流道和叶轮流道间的环槽空间内不停地对膨胀轮造成损伤；当膨胀机转速降低至一定值（或停运后）就随气流一起从叶轮出口流出。对于气流中颗粒物的来源，认为可能是类似焊接瘤的金属颗粒，它具有一定的质量和强度，外形尺寸小于喷嘴叶片厚度，只有这样才能从喷嘴流道进入叶轮、对叶轮造成这么大的损伤。随后检查膨胀端入口过滤网，入口过滤网是完好的，但是入口过滤网到膨胀机的入口有约 9 m 的距离且有两个弯头，很难避免弯头处的焊接瘤等杂质不掉落（图7）。另外，设备维修人员检查了透平膨胀机组膨胀端和增压端入口过滤器，过滤器滤网无破损，但是滤网上有大量焊渣和杂物。综上所述，造成这次膨胀机组喷嘴和试机过程中膨胀端叶轮损坏的直接原因是，工作介质气体中存在具有一定质量和强度的颗粒，图 1背轮与叶轮不能贴合图 2新旧密封套密封气孔位置对比图 3新滑动盘内路台阶图 4旧滑动盘内路台阶图 5石棉垫片图 6扩压室 O 形密封圈图 7膨胀端过滤器至机组入口工艺管线輭輱设备管理与维修2023 翼10（下）随气流从喷嘴两叶片间的流道流入后接触到高速旋转的叶轮轮叶，造成叶轮和喷嘴滑动盘损坏。6结束语通过此次对透平膨胀机组检修后在试机过程中出现的部分配件损坏事件的认真分析，提高了分析问题、解决问题的能力以及维修技术水平，增强了自信心。原因明确后，更换相应受损零部件，重新组装后试机加载运行，机组运行工况良好。但是也对技术和设备维修人员提出了更高的要求：淤必须加强对技术和设备维修人员的技能培训力度；于严格把控设备配件的验收环节，在检修拆解组装过程中每一个数据的测量、核对都要做到精益求精；盂不符合标准规范和加工质量不合格的配件绝不能安装使用。本次检修过程不仅提高了相关人员的设备管理和维修水平，还杜绝了类似损坏事件的发生，为今后更好地完成设备维护保运工作打下坚实的基础。参考文献1成大先.机械设计手册（第 5 版）M.北京：化学工业出版社，2008.编辑吴建卿0引言挤压造粒机是聚丙烯设备中颗粒物料转换的关键设备，集机、电、仪于一体，运行操作高度自动化，因而在操作中经常会遇到一些无法正确判断的问题，从而导致设备无法正常生产。某炼厂 30 万 吨/年 聚 丙 烯 装 置 使 用 了 日 本 JSW 公 司 生 产 的CMP335伊域-24.5AW-V 型挤压造粒机。自投产以来，连续出现一系列停机事故。本文针对上述问题进行详细分析并提出相应对策。1挤压造粒机简介某炼 厂挤压造粒机是 由日本 JSW 公司研 制 生 产 的CMP335伊域-24.5AW-V 型双螺旋同轴式挤压机，主要由主电机、齿轮箱、筒体、开车阀、换网器、切粒机等部件构成，其功能是将聚丙烯粉末和助剂混合、加热、熔炼、混炼、挤压、切粒，完成从粉末到最终颗粒的加工。挤压造粒的生产工艺流程如图 1 所示。共向式双螺杆通过主电机带动，经过减速装置减速后输出，由计量仪测量聚丙烯粉末和助剂，通过在线搅拌将制品送入造粒机内，并通过模板的模孔将其挤出，然后在切粒水腔内进行切粒，将聚合物颗粒从切粒水中输送至预脱水器完成初步脱水，再经过离心干燥器干燥、振动筛筛分等工序进入最后的成品掺混料仓。2挤压造粒机常见运行故障2.1摩擦离合器故障挤压机以摩擦式离合器为主要的安全元件，实现主电机和主减速器之间的转矩传输。当压力超出可承受的极限时，摩擦式离合器就会发生滑动，导致主机联锁停机。造成摩擦式离合器的滑动脱落，引起挤压造粒机停机的主要因素有如下 5 个：淤由于熔化不良、温度不够或熔指太低，导致阻力过大，引起电机转矩上升；于在筒体中进入异物使螺杆卡塞；盂摩擦离合器磨损；榆变速箱内机油温度太低，导致机油黏度增加；虞摩擦式离合器的气压过小1。根据上述问题归纳出了对策：停车后用清洗剂清洁，擦拭摩擦离合器，以确保磨具与磨具间的接触面干净。在运转辅助电机时，利用间断排料使筒体中的物料完全排出，使辅助电机在一个较小的转矩下启动。在辅助电机停止运行后，应立即启动主电机和主减速装置的机油系统，如有需要，应立即停止循环冷却水并维持机油的温度。根据具体的条件，可以适当增加摩擦式离合器的气压。2.2开车时进刀位置异常开车时合上切粒机后，刀轴不会进入正常的研磨状态，因此刀具与模板间会出现很大的间隙。将熔化的高分子材料从模板摘要：结合炼化聚丙烯装置造粒机组运行中出现的故障问题，分析故障原因，给出解决措施，并总结出行之有效的规范性操作方法，对造粒机的长周期稳定运行具有重要意义。关键词：聚丙烯；挤压造粒；摩擦离合器；磨刀；垫刀；细粒中图分类号：TQ325文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.40聚丙烯装置挤压造粒机运行故障分析及处理措施张盛瑀（中国石油大庆炼化公司，黑龙江大庆163400）图 1挤压造粒机组流程輭輲