[专题]石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究(完整版).doc

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1、专题石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究（完整版）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑 欢迎下载）石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 秦云龙梁晓刚张亚丁 贾鹏林许适群周培荣 ( 天华化工机械及自动化研究设计院) ( 中国石油化工股份) 摘要针对石化行业大型离心式压缩机组事故的特点, 介绍了石化行业大型离心 式压缩机组事故的现状、 类型、 机理、 原因、 特征

2、、 诊断、 分析、 处理、 预防、 预 测等, 从而为石化行业大型离心式压缩机组的安全运行提供极有益的帮助。 关键词离心式压缩机石化故障事故安全运行 0前言 安全就是效益, 安全生产出效益, 因此安全生产是 发展社会主义市场经济的重要组成部分。 石化行业安 全生产更为重要, 因为石化行业不仅产量大 ( 且为连续 生产) 、 产值高, 发生事故后造成的停产经济损失巨大, 而且石化行业生产工艺过程复杂、工艺条件要求严格, 工艺介质具有易燃、易爆、有毒、有腐蚀性等特性, 且 工作在高温、高压、超低温、高真空度等环境下, 导致 石化行业容易发生事故, 且发生事故后容易造成设备 破坏、 人员伤亡和环境污

3、染, 经济损失极其严重。 石化行业大型离心式压缩机组一般由大型离心式 压缩机、驱动蒸汽轮机 ( 或燃气轮机、 烟气轮机) 及辅机 组成, 在化肥、乙烯、炼油、化工等石化行业属于关键 动力设备, 如大化肥装置中的五大离心式压缩机组、 乙 烯装置中的三机等 1 4 。 这些大型离心式压缩机组转 速高、流量大、功率大, 一旦因故障或事故停车, 就会 影响整个装置的正常生产, 给工厂造成重大经济损失 甚至人员伤亡。 因此, 必须保证石化行业大型离心式压 缩机组安全、稳定、长周期、满负荷、优质运行。假若 出现故障或事故, 也应及时诊断, 排除故障或事故原 因, 尽快恢复设备正常运行, 保证装置满负荷生产

4、。因 而深入开展石化行业大型离心式压缩机组安全运行研 究是非常必要的。 1 石化行业大型离心式压缩机组事故的现状 2 5 随着科技进步和经济发展, 我国石化行业得到飞速 发展。截止目前, 我国已有 2000 多家大中小型化肥企 业、 3000 多家化工厂和 100 多家大中型石化基地, 它们石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 宿穷瓷循耙柑

5、艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 3 陈宗华, 男, 1965 年 10 月生, 硕士生导师, 高级工程师。 兰州市, 730060。 几乎遍布全国。尤其是近 30 年来, 我国从国外引进了 一大批成套生产装置, 如 30 多套 300k t a 合成氨、 套 6 300k t a 乙烯、 6 套大型石油化纤生产装置等。这些大 型石化装置普遍采用离心式压缩机做动力, 以适应大 流量、 长期连续运转等生产要求。 随着新厂开工和老厂 改扩建的进行, 安全事故频频发生, 有的甚至是爆炸、 人员伤亡等恶性事故。 111

6、 事故类型 故障是指设备失去部分或全部功能的现象; 事故 是一种严重故障, 一般指设备完全丧失功能, 或导致人 员中毒、 伤亡等。 石化行业大型离心式压缩机组发生的 事故主要有叶片断裂、 围带断裂、 叶轮断裂 ( 甚至飞 出) 、断轴、中毒、灼伤、燃烧 ( 着火) 、爆炸等, 它们 很容易造成人员伤亡和重大经济损失。 112事故特点 据统计, 石化行业大型离心式压缩机组发生的事 故主要存在以下特点: ( 1) 转子发生的事故最多。如叶片断裂、围带断 裂、叶轮断裂 ( 甚至飞出) 、断轴等事故, 此外转子剧烈 振动或窜动容易导致动静碰摩、 泄漏, 并可能最终导致 转子断裂、 燃烧、 中毒、 灼伤

7、、 爆炸等事故。 ( 2) 相同事故接连不断, 甚至在同一台设备上连 续发生多次。 如叶轮因设计缺陷和制造缺陷导致叶轮 局部应力集中, 极易发生疲劳断裂。 ( 3) 设备缺陷造成事故的比例很大。据不完全统 计, 因设计不当、 制造缺陷而发生的事故占全部压缩机 组事故的一半左右。 如法型大化肥装置中合成气压缩石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华

8、3 宿穷瓷循耙柑艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 58 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 腐蚀的分类较多, 按是否产生电流可分为化学腐 蚀和电化学腐蚀; 按腐蚀介质的不同可分为渗碳腐蚀、 氢脆、碱脆、氯脆、硫化氢腐蚀、CO 及 CO 2 气体腐蚀 等; 按腐蚀大小、 原因等的不同可分为均匀腐蚀、 点蚀、 晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等。化学腐蚀是指金属 与周围介质发生化学反应而引起的腐蚀破坏, 在腐蚀 过程中不产生电流; 其最常见的是气体腐蚀, 如铁碳合 金的高温氧化、 铁碳合金的高温高压下的氢腐蚀 (

9、氢 脆) 。电化学腐蚀是指金属与电解质溶液间发生电化学 作用而引起的腐蚀破坏, 在腐蚀过程中产生电流; 其发 生在金属与电解质交界面的双电层上, 因为金属与电 解质溶液构成了原电池而导致腐蚀。 渗碳腐蚀是指在 处理 CO 、 2 或烃类的高温装置和管道的金属表面上 CO 析出碳而破坏金属氧化膜保护层的破坏形式。氢脆 ( 又 称渗氢脱碳腐蚀) 是指在高温高压下氢气渗入到钢材 内, 与金属材料内的渗碳体相互作用生成甲烷 ( 即氢使 碳甲烷化) 逸出而使碳钢脱碳, 以至造成材料的强度与 塑性大幅度降低的破坏形式。 碱脆 ( 又称苛性脆化) 是 指在高温条件下金属与水质中的浓碱生成可溶性铁酸 钠, 在

10、热碱溶液的腐蚀和拉应力共同作用下而发生的 破坏形式。 氯脆是指奥氏体不锈钢在高温氯化物水溶 液中引起的应力腐蚀破裂现象; 造成破裂的介质是含 氯离子的冷却水, 因为不锈钢的不锈性是由于材料在 适当的电位范围内使表面阳极极化形成了钝化膜的缘 故, 而水中氯离子的存在, 特别是高温浓缩的氯离子存 在, 使不锈钢表面的钝化膜遭破坏, 在拉应力作用下, 破裂的钝化膜来不及修补而在此处形成腐蚀坑或裂 纹, 成为腐蚀电池的阳极区, 在电化学腐蚀过程中, 使 腐蚀坑或裂纹向纵深发展, 以至最后造成应力腐蚀破 裂。 硫化氢腐蚀是指硫化氢对设备产生应力腐蚀或腐 蚀疲劳, 促使裂纹形成与扩展最后导致破裂的破坏形

11、式。CO 、CO 2 气体腐蚀是指输送或充装 CO 、CO 2 或它 们的混合气体的设备, 在较高温度和水分存在的情况 下产生应力腐蚀而导致破裂的破坏形式。 均匀腐蚀是 由于设备大面积出现腐蚀现象, 从而使设备厚度减薄 ( 或直径减细) 、强度不够导致的塑性破坏。点蚀 ( 即点 腐蚀) 是由于潮湿介质或氯介质在金属表面形成腐蚀 电池发生电化学腐蚀, 从而使其表面形成穿孔或局部 腐蚀深坑而引起应力集中, 在交变循环载荷作用下有 可能发生韧性破裂或脆性破裂。 晶间腐蚀是一种局部 的、 有选择性的腐蚀破坏, 它通常沿着金属材料的晶粒 边缘进行; 腐蚀介质渗入到金属材料深处, 金属晶粒之 间的结合力因

12、腐蚀而破坏, 从而使材料的强度、 塑性等 力学性能完全丧失, 只要用很小的外力设备即被破坏。石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 宿穷瓷循耙柑艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 机组蒸汽轮机、 二氧化碳压缩机组蒸汽轮机的叶轮多 次、 多地 ( 南京、 安庆、

13、广州) 发生叶片断裂事故, 经分析 主要是设计制造缺陷所致。 ( 4) 处理措施不力。任何事故发生前都表现出一 定的征兆, 且离心式压缩机组转速高、功率大, 如不及 时采取积极有效措施, 事故就不可避免。 ( 5) 经济损失巨大。离心式压缩机组发生事故必 然导致停车停产, 除直接造成重大的设备损失外, 还造 成巨大的停产经济损失。 如大化肥装置停车一天, 产值 损失在 200 万元以上。 2离心式压缩机组事故的机理 2, 6, 7 在石化行业大型离心式压缩机组发生的事故类型 中, 最易发生的是破裂 ( 断裂) 、 燃烧 ( 着火或起火) 、爆 炸、中毒等事故, 造成的危害和损失也最大。下面重点

14、 介绍它们的机理。 211破裂 按照金属材料破裂的现象进行分类, 破裂可分为 疲劳破裂、腐蚀破裂、韧性破裂、脆性破裂和蠕变破裂 等 5 种类型。 21111疲劳破裂 21112腐蚀破裂 疲劳破裂是指离心式压缩机组在反复开车、停车、 升速、降速、加压、减压、升温、降温、负荷波动等过 程中, 材料长期受到交变载荷作用, 由于疲劳而在低应 力下突然发生破裂的一种破坏形式。 金属材料的疲劳破裂过程基本上分疲劳裂纹核心 的产生和疲劳裂纹的扩展两个阶段, 疲劳裂纹的核心 非金属夹杂物等处产生不均匀的晶粒滑移而引起的, 即在交变应力作用下在金属表面产生晶粒滑移带, 由石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石

15、化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 宿穷瓷循耙柑艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 是由于金属材料在交变载荷作用下在其表面、 晶界及 于滑移带的交叉, 滑移带穿过或终止在晶界处, 便会形 成局部高应力区, 最后在滑移带两个平行滑移面之间 所形成的空洞棱角处和晶界处产生疲劳裂纹核心; 疲 劳裂纹扩展

16、是由于交变应力的继续作用、 晶粒的位向 不同与晶界的阻碍作用, 微裂纹由沿最大切应力方向 逐渐转向与主应力垂直方向并逐步扩展, 直至最后发 生疲劳断裂。 因此, 设备承受交变循环载荷而引起的疲 劳破坏与静载荷条件下的破坏有本质的区别, 它不是 由于产生过大的塑性变形或过大的应力而引起明显的 渐形成微裂纹, 并逐步扩展, 最后发生疲劳断裂, 且没 有明显的塑性变形。 塑性变形导致破坏, 而是由于交变循环载荷的作用逐 腐蚀破裂是指设备由于受到腐蚀介质的作用而发 生破裂的一种破坏形式。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 应力腐蚀是金属材料在拉伸应力和特定的腐蚀环境共 同作用下以裂纹

17、形式发生的腐蚀破坏, 它包括应力、 腐 蚀、 破裂三个要素。 疲劳腐蚀 ( 又称腐蚀疲劳) 是金属材 料在腐蚀介质和交变应力共同作用下而发生的腐蚀破 坏, 即腐蚀促进疲劳, 疲劳促进腐蚀, 二者互相促进。 21113韧性破裂 21114脆性破裂 59 块材料所受的应变速度与设备的工作载荷速度相同。 所谓裂纹扩展是指设备开裂后形成的裂纹的不断扩 大。 由于脆性断裂的扩展速度非常快 ( 接近于声速 340m s) , 因此在裂纹扩展过程中, 裂纹尖端处材料所 受的应变速度相当于动载的极高速度。 当裂纹尖端处 材料的应变超过材料的负荷极限时, 裂纹便开始迅速 扩展, 以至造成材料在低应力状态下发生脆

18、断。 21115蠕变破裂 400。 212燃烧 韧性破裂是指设备在外力作用下产生的应力达到 材料的强度极限而发生破裂的一种破坏形式。 其破裂 的主要原因有超速 ( 工作转速超过最大连续转速) 、 设 计强度不足、制造缺陷、磨损、超压、厚度不够或使用 中减薄等。 其破裂的主要特征表现为: 设备有明显的形 状改变和较大的塑性变形 ( 如长度变长、 直径增大、 厚 ) 度减薄等) ; 断口不齐平 ( 与主应力方向成 45, 且宏观 分析呈暗灰色纤维状, 没有闪烁的金属光泽; 一般不产 生碎片 ( 偶然发现有少许碎片) , 只是裂开一个口; 对于 容器, 当发生韧性破裂时, 其实际爆破压力与计算的爆

19、破压力相接近。 韧性破裂的机理是: 离心式压缩机组通常采用碳 钢、低合金钢、合金钢、铸钢等材料制造, 材料中一般 含有脆性夹杂物, 在拉应力作用下材料发生较大的塑 性变形, 塑性变形严重的地方即材料中夹杂物处首先 破裂或使夹杂物与基体界面脱开而形成显微空洞 ( 微 孔) , 空洞随外力升高逐渐长大和聚集, 其结果便形成 裂纹, 最后导致韧性断裂。因此, 韧性破裂实际上是材 料中显微空洞形成和长大的过程, 而且一般是在发生 较大塑性变形之后发生的。 从应力的角度分析, 在拉应 力作用下, 零件平均应力达到材料的塑性极限时, 零件 将产生明显的塑性变形; 当外力继续增大, 直至零件平 均应力达到材

20、料的屈服极限时, 零件即发生韧性破裂。 脆性破裂是指设备在破裂时没有宏观的塑性变 形, 设备平均应力远没有达到材料的强度极限, 有的甚 至低于屈服极限, 其破裂现象和脆性材料的破坏很相 似。 由于它是在较低的应力状态下发生的, 故又称低应 力破坏或低应力脆断。 例如石化行业制冷压缩机组、 低 温压力容器、 低温阀门等低温设备可能容易在低应力 状态下发生脆性破裂。 发生脆性破裂有三个必要条件: 一是零件本身存 在缺陷或几何形状发生突变; 二是存在一定的应力; 三 是材料韧性很差。 所以脆性破裂不仅与材料的韧性有 关, 而且和存在的缺陷大小及外加的应力有关。 一般 地, 脆性破裂包括开裂、裂纹扩展

21、两个阶段。所谓开裂 是指从已经存在的缺陷处开始发生不稳定的裂纹。 通 常存在缺陷处的韧性较差, 开裂时缺陷尖端处的一小石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 宿穷瓷循耙柑艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 蠕变破裂是指金属材料长期在高温条件下受热应 力的作用而产

22、生缓慢、 连续的塑性变形。 其破裂的机理 是: 设备长期在高温条件下运行, 由于受到拉应力的作 用将产生缓慢、 连续的塑性变形, 使设备的体积逐渐增 大, 即产生蠕变变形, 严重时在低应力状态下便会发生 蠕变破裂。 一般材料的蠕变破裂温度为其熔化温度的 25% 35% , 钛钢及合金钢的蠕变温度通常为 350 蠕变破裂的主要原因有设计时选材不合理, 如选 用了常温时塑性良好而高温时变脆的材料, 或采用一 般碳钢代替蠕变性能良好的合金钢; 还有操作不佳, 维 护不周, 设备运行中可能出现局部过热等。 蠕变破裂的 主要特征表现为: 蠕变破裂只发生在高温装置中, 破裂 时有明显的塑性变形, 其变形量

23、与材料在高温下的塑 性有关; 断口金相分析发现其微观金相组织有明显变 化, 如晶粒长大、再结晶与回火效应、碳化物分解、合 金组织球化或石墨化等; 长期在高温及热应力作用下, 破裂时应力低于材料正常操作温度下的抗拉强度。 燃烧是一种放热发光的化学反应, 是将化学能转 变成热能的过程。 物质燃烧必须同时具备三个条件: 一 是可 ( 易) 燃物, 即凡是能与空气中的氧或其它氧化剂 发生燃烧反应的物质 ( 如润滑油, 天然气、 石油气、 氢 气、 煤气、 半水煤气等易燃气体等) ; 二是助燃物, 即凡 是能帮助和支持燃烧的物质 ( 如空气、 氧气等) ; 三是火 源 ( 着火源、 火种) , 即凡是能

24、引起可燃物、助燃物发生 燃 烧的热能源 ( 如明火、 摩擦、 撞击、 过热、 静电火花 等 ) 。例如, 离心式压缩机组的润滑油、密封油、压缩 的易燃易爆气体等的泄漏极易引发燃烧起火事故。 213爆炸 性爆炸。石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 宿穷瓷循耙柑艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹

25、拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 爆炸是物质从一种状态迅速地转变成另一种状 态, 并在瞬间释放出巨大能量, 具有很大的破坏力, 并 同时产生巨大声响的现象。 爆炸分物理性爆炸和化学 物理性爆炸 ( 物理爆炸) 是指由于物质的物理变化 即物质的状态或压力发生突变而引起的爆炸, 其物质 60 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 有毒化学介质的毒性程度可分为 级极度危害 (最高容许浓度 011m g m 3 ) 、 级高度危害 ( 最高容 许浓度 011 110m g m 3 ) 、 级中度危害 ( 最高容许浓 度 110 10m g m 3 ) 、 级轻度危害 ( 最高容许浓度 10m g

26、m 3 ) 。 常见有毒介质的毒性见表 2。 对有毒物质要 采取防毒措施, 一般可采取配戴合适防毒面具、 厂房内 加强通风、经常测定毒气含量 ( 最好设置毒气含量高自 动报警装置) 、加强对有毒泄漏点的密封、对涉及有毒 物质的人员经常培训 ( 使其熟知有毒物质的性质、 急救 方法、 防护措施等) 等有效措施。 表 2 常见有毒物质的最高容许浓度 (m g m 3 )石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 200

27、5 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 宿穷瓷循耙柑艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 种类及化学成分在爆炸前后不发生变化。 设备在正常 操作压力下和在超压情况下都可能发生爆炸, 在正常 操作压力下发生的破裂一般属于脆性破裂、疲劳破裂、 应力腐蚀破裂, 在超压情况下发生的破裂一般属于塑 性破裂。 例如, 在压缩机启动过程中出口阀未

28、打开而造 成憋压, 或在操作过程中仪表失灵而导致压力过高, 最 终因超过气缸、管道、阀门、换热器、容器等材料的强 度极限而引起物理爆炸。 化学性爆炸 ( 化学爆炸) 是指由于物质发生极其迅 速、 剧烈的化学反应而产生高温高压引起的爆炸, 其物 质种类及化学成分在爆炸前后发生变化。 化学爆炸分 简单分解爆炸、 复杂分解爆炸、 爆炸性混合物爆炸三 类, 前者不一定发生燃烧反应, 后二者均伴有激烈燃烧 现象。 石化行业发生的化学爆炸事故绝大多数是爆炸 性混合物爆炸。 爆炸性混合物爆炸必须同时具备三个 条件: 一是要有可燃易爆物, 如氮氢混合气、天然气、 石油气、水煤气、半水煤气、氢气、一氧化碳、硫化

29、氢、 乙炔、丙烷、氨、乙醚等可燃易爆气体与空气 ( 或氧) 的 混合物; 二是可燃易爆气体与空气 ( 或氧) 混合要达到 一定的浓度即爆炸极限 ( 常见可燃易爆气体的爆炸极 限见表 1) ; 三是要有火源, 如明火、火焰、焊接火花、 电弧、摩擦火花、撞击火花、静电火花、电器火花、过 热、高温等。显然, 石化行业广泛具备这三个条件, 因 此发生爆炸性混合物爆炸的可能性极大。 化学爆炸的 主要特征表现为: 爆炸在瞬间进行, 并伴有激烈的燃 烧、火光、闪光等现象; 爆炸后多为碎裂, 裂成许多碎 片, 断口有脆性破裂的特征; 爆炸后安全阀有泄压迹 象, 压力表指针撞弯或回不到零位; 爆炸时有二次空间

30、化学爆炸迹象等。 表 1 常见可燃易爆气体的爆炸极限石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 宿穷瓷循耙柑艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 序号 214中毒 中毒是指有毒化学介质对人体造成的昏迷作用甚 至致人死亡。 可燃易爆 爆炸极限 ( 体积, % ) 可燃易

31、爆 爆炸极限 ( 体积, % ) 气体名称 气体名称 下限 上限 下限 上限 氢气 H 2 410 7510 煤气 513 3210 一氧化碳 CO 1215 7412 水煤气 619 6915 硫化氢 H 2S 413 4415 半水煤气 811 7015 氨NH 3 1515 2710 天然气 418 13146 甲烷 CH 4 513 1510 石油气 119 1110 乙烷 C 2H 6 310 1215 甲醇 CH 3O H 515 3610 乙烯 C 2H 4 苯 C 6H 6 217 3610 113 711 乙炔 C 2H 2 215 8210 汽油 110 610 乙醇 C

32、2H 5O H 0133 1910 煤油 114 715 乙醚 C 2H 5OC2H 5 1185 3615 柴油 115 415 物质名称 分子式 一氧化碳 CO 氨 NH3 硫化氢 H 2S 丙烯腈 C 3H 3N 氧化氮 NO 二氧化硫 SO 2 三氧化硫 SO 3 氟化氢 HF 氯 C l2 氯化氢 HC l 苯 C 6H 6 甲苯 CH 3C 6H 5 酚 C 6H 5O H 氰化氢 HCN 丙酮 CH 3CO CH 3 三氧化二砷 A s2O 3 光气 CO C l2 甲醇 CH 3O H 四氯化碳 CC l4 臭氧 O3 氢氧化钠 N aO H 一甲胺 CH 3N H 2 甲醛

33、HCHO 黄磷 P4 五氧化二磷 P 2O 5 磷化氢 PH 3 汞 ( 水银) Hg 铅 Pb 硝酸铵 N H 4NO 3 乙醚 C 2H 5O C 2H 5 分子量 28 17 34 53 30 64 80 20 7019 3615 78 92 94 27 58 197 18 99 32 153 18 48 40 31 30 124 142 34 200 16 207 12 80 74 最高容许浓度 30 30 10 2 5 15 2 1 1 15 40 100 5 013 400 013 015 50 25 013 015 5 3 0103 1 013 0101 0103 10 500

34、3大型离心式压缩机组常见故障分析及诊断 311大型离心式压缩机组常见故障原因及处理2, 6, 7 石化行业大型离心式压缩机组常见的故障有转子 振动大、转子轴位移大、噪声大、泄漏、喘振、气量不 足、排气压力不足、叶轮腐蚀、轴承温度高、油温高、 油压低、 耗油量大等, 其中振动故障最复杂也最易发生 ( 详见表 3) 。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 表 3 序号 故障名称 61 大型离心式压缩机组常见故障原因及处理 故障原因 (1) 转子不平衡; (2) 转子不对中; (3) 压缩机喘振或旋转失速; (4) 轴承油膜涡动或油膜振荡; (5) 转子轴弯曲; (6) 零部件松动;

35、 (7) 动静碰摩; (8) 轴瓦间隙太大; (9) 轴瓦合金脱落; (10) 轴承轴套损伤; (11) 临界转速下共振; (12) 结构共振; (13) 基础不坚或下沉及共振; (14) 叶轮变形或损坏; (15) 联轴器联接不良; (16) 轴承进油温度过低; (17) 气缸有积液或固体异物; (18) 自激振动; (19) 热应力; (20) 不同心; (21) 设计缺陷; (22) 检修不当; (23) 地脚螺栓、 基础等松动; (24) 转子轴有裂纹; (25) 机壳变形; (26) 管道振动; (27) 不等轴承刚度; (28) 扭振。 (1) (2) (3) (4) (1) (2

36、) (3) (4) (5) (6) 故障处理 (1) 转子重作动平衡; (2) 重新找正对中; (3) 采取消除喘振措施; (4) 改进轴承结构、 加大轴隙等; (5) 校直; (6) 紧固, 增加防松装置; (7) 增大动静间隙, 防止轴窜动; (8) 调小轴瓦间隙或更换轴瓦; (9) 更换轴瓦; (10) 改换成含油轴承; (11) 操作转速避开临界转速; (12) 改变部件的共振频率; (13) 修补基础, 避开共振频率; (14) 修复或更换叶轮; (15) 对联轴器检修, 重新组装; (16) 加热润滑油至 35 45; (17) 排除积液或异物; (18) 采取消除自激振动措施;

37、(19) 消除热应力; (20) 使同心; (21) 改进设计; (22) 重新正确检修; (23) 紧固; (24) 换轴; (25) 校正或更换机壳; (26) 加固管道, 消除管道振动; (27) 消除轴承刚度不等; (28) 消除扭振。 (1) (2) (3) (4) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 1 转子振动大 2 转子轴位移大 止推轴承间隙过大; 轴向推力过大; 止推轴承的润滑油量不足; 润滑油油质不好。 设备受外力产生振动和噪声; 设备有焊缝开裂, 导致噪声; 齿轮啮合产生噪声; 机组同心度偏差较大; 喘振造成强烈的吼叫声; 油膜振荡产生振动和噪声。 调整止推轴

38、承间隙至合适范围; 减小轴向推力或增大止推轴承承载能力; 增大止推轴承润滑油供给量; 更换润滑油, 或清除润滑油中的异物。 消除外力; 消除焊缝开裂; 使齿轮啮合达到标准要求, 降低噪声; 使同心度偏差在标准范围之内; 采取防喘振措施, 消除喘振; 调整轴承结构、轴瓦间隙、轴承比压、润滑油 温度等, 消除油膜振荡。 3 噪声大 4 泄漏 (1) 轴封损坏或间隙大造成泄漏; (2) 结构设计不合理; (3) 工艺气体操作压力过大。 (1) 工艺波动, 负荷降低时喘振; (2) 进气管路堵塞, 进气压力下降; (3) 段进口温度升高, 喘振压升比下 (1) 更换轴封或调整轴封间隙至合适范围; (2

39、) 改进结构; (3) 恢复正常工艺气体操作压力。 (1) 稳定负荷, 提高气量; (2) 彻底清洗进口过滤器、 进口管道等; (3) 增加气体冷却器冷却水量, 消除冷却器污垢, 5 喘振 降; (4) 出口压力升高, 超过相同转速下 的喘振压升比; (5) 开车、 停车发生喘振。 适当提高转速; (4) 进行试车与气密试验前的性能相似换算, 控 制出口压力; (5) 开车、 停车时通过旁通阀打回流或放空。 62 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 续表 序号 故障名称 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (1) (2)

40、(3) (4) (5) (6) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 故障原因 密封间隙过大; 某一段进气温度过高; 吸入管路过滤器堵塞; 原动机转速下降; 进气密度降低; 排气管网阻力过大。 润滑油供给不足或中断; 轴瓦间隙太小; 轴承进油量不足; 轴承进油温度偏高; 轴瓦超负荷运行; 轴瓦巴氏合金质量不佳; 润滑油中含有水或其它杂质。 油冷器冷却水量不足; 润滑油加热器启动后未停; 油冷器管束结垢严重; 气温突然升高; 润滑油变质; 油冷却器内有空气。 油过滤器堵塞; 主油泵出现故障; 回油阀失效; 轴瓦间隙大, 泄油量增加太多; 油温升高, 润滑油粘度下

41、降, 各部 位泄漏量增加较多; 压力表失灵, 压力指示有误; 油管破裂或连接法兰漏油; 油箱液位过低; 油泵吸入管漏气。石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 宿穷瓷循耙柑艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (1)

42、 (2) (3) (4) (5) (6) (7) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 故障处理 减小密封间隙; 增大气体中间冷却器的冷却水量或除垢; 清洗滤网, 排除污物; 检查调整原动机, 提高转速; 提高进气密度; 降低排气管网阻力。 检查润滑油系统, 恢复润滑油正常供给; 调整轴瓦间隙, 符合标准要求; 增大轴承进油量; 增加油冷器冷却水流量; 采取降低轴瓦负荷措施; 保证轴瓦巴氏合金质量; 清除润滑油中水分或杂质, 或更换新油。 加大油冷器冷却水量; 关闭润滑油加热器; 对油冷器除垢; 及时增大冷却水流

43、量; 更换润滑油; 排除油冷却器内的积气。 清洗油过滤器; 检修主油泵, 使其恢复正常; 修复回油阀, 确保回油阀好用; 检修或更换轴瓦, 确保轴瓦间隙合格; 打开油冷器水阀或使开度增加, 提高冷却水 流量, 使油温降至正常; 更换压力表; 更换油管, 拧紧法兰螺栓; 向油箱加添润滑油; 检查油泵吸入管, 排除漏气。 6 气量不足 7 轴承温度高 8 油温高 9 油压低 312故障诊断与专家系统5, 8 石化行业大型离心式压缩机组出现的故障较多, 其故障原因比较复杂, 因此对其故障进行诊断难度较 大。以振动故障为例, 其振动原因多种多样: 有转子原 始不平衡、转子弯曲、转子零件 ( 或部分)

44、脱落、转子 零件松动、转子零件出现裂纹、转子对中不良、联轴节 误差等转子部分的, 有油膜涡动、油膜振荡、径向轴承 间隙过大等支承系统的, 有转子与定子间的径向、 轴向 局部碰摩等碰摩方面的, 有旋转失速、喘振、迷宫密封 气流激振等气动方面的, 有转子临界转速、叶片振动、 结构共振等共振方面的, 有的还有电磁力等方面的振 动等等。这样, 对于一套实际存在振动的大型离心式压 缩机组, 要人工找出其振动原因往往非常困难, 而且也 费时费力, 容易出现错判或漏判, 必须借助专家系统来 完成。 目前, 国内用于设备故障诊断的专家系统主要存 在以下问题: ( 1) 专家系统只考虑了通用性, 没有考虑 各类

45、设备的特殊性; ( 2) 没有考虑具体工艺下设备的特 殊性; ( 3) 能诊断的故障类型较少 ( 如只考虑振动故障, 没考虑漏气、漏油、腐蚀、结构失效、电气仪表失效等 其它故障; 在振动故障中仅考虑几十种故障中最常见 的几种故障; 没有将设计、制造、安装、运行等因素综 合考虑等等) , 专家知识比较贫乏; ( 4) 故障诊断方法 单一, 不能采用多种诊断方法互相验证, 推理效率、人 工智能方面不够完善; ( 5) 人机界面友好性欠佳, 不能 给用户提供学习、校核等功能; ( 6) 没有气动、振动等 分析计算专业软件。 这样的专家系统必然存在诊断不 准或不能诊断的致命缺陷, 导致用户严重失望。因

46、此, 用户迫切需要一种能够准确诊断故障、 界面友好、 使用 方便、 专用于大型离心式压缩机组的专家系统。 笔者长 期从事大型离心式压缩机组安稳长满优运行研究, 现 已成功开发出采用多种方法进行诊断的大型离心式压 缩机组故障诊断专家系统, 例如 “离心式压缩机组灰色石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究本文由rgsmdqy贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 57 石化行业大型离心式压缩机组安全运行研究 陈宗华3 宿穷瓷循耙柑艘陡栅牡滇痪肠瘫躯歌莫陛诧潍

47、仙崭仕种燕褐丧烃炕艇剔钮际肇醚帆呵菱危奢疮仅梯堤骏宏粹拉郁盏穆晨卯淮娶沽扫终价竭嘉干喝爸 化工装备技术第 26 卷 第 2 期 2005 年 理论故障诊断专家系统 FD ES210”软件。 常见事故的原因分析见表 4。 5离心式压缩机组故障与事故预测 63 4大型离心式压缩机组常见事故原因分析 2, 6, 7 理安排检修时间, 可以科学管理备品备件, 可以减轻操 作人员精神负担, 可以提高劳动生产率和经济效益。 6事故预防 2, 6 14 石化行业大型离心式压缩机组常见的事故有燃烧 起火、爆炸、断轴、叶轮 ( 叶片) 飞出、泄漏中毒 ( 或 死亡) 等, 不仅造成重大经济损失, 而且容易造成人员 伤亡。 笔者一直在进行大型转动机组事故分析与研究 工作, 既亲自参加了国内一些大型转动机组事故分析, 又研究了大量国内外大型转动机组事故案例, 特别是 对大型转动机组事故的机理、 特性、 原因及对策等进行 了较深入的研究。 一般地, 石化行业大型离心式压缩机组发生事故 的原因主要有: ( 1) 由石化行业生产特点所决定。石化行业生产 大多处在易燃、易爆、有毒、有腐蚀性、高温、高压、