郭磊，謝晉輝，鄧聯(lián)新，劉天勇

（中國石油獨山子石化公司乙烯廠，新疆獨山子833699）

聚乙烯氮氣壓縮機排氣壓力高原因分析

郭磊，謝晉輝，鄧聯(lián)新，劉天勇

（中國石油獨山子石化公司乙烯廠，新疆獨山子833699）

論述了獨山子石化公司聚乙烯裝置氮氣壓縮機工藝流程，闡述了氮氣壓縮機出現(xiàn)一段出口壓力過高的問題，先后對氮氣壓縮機管線、氣閥及自動控制過程3個方面進行了全面排查，并未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，最后對氮氣壓縮機卸荷器進行了全面檢查，找到了壓縮機排氣壓力高的真正原因，提出了聚乙烯氮氣壓縮機排氣壓力高有效地解決方法，通過實踐檢驗，效果良好，保證了聚乙烯氮氣壓縮機的平穩(wěn)運行。

氮氣壓縮機；排氣壓力；氣閥；壓縮機卸荷器

1　引言

獨山子石化公司乙烯廠聚乙烯裝置采用英國BP公司專利技術(shù)，裝置年設(shè)計生產(chǎn)能力為22萬噸/年，有動、靜設(shè)備698臺，500多個控制閥，200多個儀表控制回路，包括溶劑回收、化學(xué)品儲存、鈦催化劑制備、鉻催化劑制備、預(yù)聚合和聚合等12個生產(chǎn)工序，采用的是DCS計算機控制系統(tǒng)。聚乙烯產(chǎn)品牌號共計73個，其中LLDPE牌號33個，以己烯-1為共聚單體的高強膜產(chǎn)品13個，HDPE牌號40個，其中鉻系產(chǎn)品14個。

2　聚乙烯氮氣壓縮機工藝流程

獨山子石化公司乙烯廠聚乙烯裝置氮氣壓縮機20C570A/B工藝流程如圖1所示，界區(qū)的中壓氮氣經(jīng)過氮氣精制床20D970、20D980脫除水、氧后進入氮氣壓縮機一級入口，氮氣壓力在0.45～0.5 MPa，水、氧含量在2×106以下，經(jīng)過氮氣壓縮機一級壓縮后，氮氣壓力增壓至1.1～1.25 MPa，壓縮機一級排氣段設(shè)有安全閥20PSV578A/B，其整定壓力為1.4 MPa，當(dāng)一級排氣壓力超過1.4 MPa時，安全閥起跳泄壓；氮氣一級壓縮后，經(jīng)過換熱器20E560A/B冷卻后進入氮氣壓縮機二級入口，經(jīng)過氮氣壓縮機二級壓縮后，氮氣壓力增壓至2.64～2.88 MPa，壓縮機二級排氣段設(shè)有安全閥20PSV571A/B，其整定壓力為3.03 MPa，當(dāng)二級排氣壓力超過3.03 MPa時，安全閥起跳泄壓；氮氣二級壓縮后，經(jīng)過換熱器20E570A/B冷卻后進入氮氣儲罐20F570，氮氣儲罐20F570設(shè)有4個壓力開關(guān)，20PSL576設(shè)定為2680 kPa，20PSLL586設(shè)定為2650 kPa，20PSH574設(shè)定值為2750 kPa，20PSHH 575設(shè)定為2790 kPa。

圖1　聚乙烯氮氣壓縮機工藝流程簡圖

3　聚乙烯氮氣壓縮機出現(xiàn)的問題

聚乙烯氮氣壓縮機20C570A/B是由A.B.C公司制造的往復(fù)壓縮機，其型號為2EHA-2-GT，電機功率55 kW，轉(zhuǎn)速473 r/min，流量687 m3/h。

2013年10月，20C570B定期進行中修，更換支撐環(huán)、活塞環(huán)、刮油環(huán)、氣封填料及氣閥卸荷器密封圈，開機后，一段出口壓力達(dá)到1.35 MPa，比以往高出0.15 MPa。

一般情況下，氮氣壓縮機一級排氣壓力高，主要是由于以下原因造成：

（1）一級出口管線堵塞或不暢，造成憋壓；

（2）二級進氣閥泄漏，加載器加載后泄漏反串至一級出口，造成一級排氣壓力高。

如果二級進氣閥泄漏，二級進氣溫度往往會升高，但是，20C570B二級進氣溫度沒有顯著變化。

4　聚乙烯氮氣壓縮機排氣壓力高原因分析

4.1氮氣壓縮機管線原因排查

鑒于氮氣壓縮機一級排氣壓力高，車間停機隔離進行原因排查，拆除壓縮機一、二級進出管線閥門進行觀察，沒有發(fā)現(xiàn)管線堵塞或不暢。

4.2氮氣壓縮機氣閥原因排查

排除管線堵塞或不暢原因后，車間決定對氮氣壓縮機氣閥進行重復(fù)檢修，壓縮機氣閥共計8個，拆除一級進氣閥2個、排氣閥共2個，拆除二級進氣閥2個，排氣閥2個，仔細(xì)檢查所有氣閥閥片及彈簧，沒有發(fā)現(xiàn)異常。氣閥安裝后，使用煤油測試氣閥泄漏量，所有氣閥沒有發(fā)現(xiàn)泄漏，復(fù)位氣閥后，氮氣置換啟動壓縮機，壓縮機一級排氣壓力非但沒有下降，反而增加，壓力超過1.4 MPa，造成一段安全閥起跳。

使用煤油測試氣閥泄漏量，經(jīng)常發(fā)生測試后氣閥不泄漏，安裝后，氣閥溫度升高，發(fā)生泄漏情況。為了解決這一問題，需要對氮氣壓縮機氣閥氣密性改進為氣密測試法檢查氣閥泄漏情況，氣密性測試法能夠定量測出氣閥的泄漏量，而煤油測試法卻不能。但是氣密性測試法需要專用的氣閥氣密測試設(shè)備，車間無法做到，因此也就無法準(zhǔn)確判斷重復(fù)檢修后的8個氣閥是否存在泄漏。為了解決這一問題，車間重新領(lǐng)用一整套備用賀爾碧格生產(chǎn)的新氣閥，新氣閥經(jīng)過賀爾碧格嚴(yán)格的氣密性測試法，能夠保證新氣閥不會發(fā)生泄漏。更換新氣閥后，氮氣置換啟動壓縮機，壓縮機一級排氣壓力仍舊超過1.4 MPa，造成一段安全閥起跳。

上述排查過程，說明氮氣壓縮機一級排氣壓力高并不是氣閥原因造成的，還需要深入排查。

4.3氮氣壓縮機自動控制過程原因排查

壓縮機氮氣儲罐20F570設(shè)有4個壓力開關(guān)，20PSL576設(shè)定為2680 kPa，20PSLL586設(shè)定為2650 kPa，20PSH574設(shè)定值為2750 kPa，20PSHH 575設(shè)定為2790 kPa。壓縮機自動控制邏輯如下：

（1）當(dāng)?shù)獨鈨?0F570壓力低于2680 kPa，20PSL576動作，壓縮機50%加載；

（2）當(dāng)?shù)獨鈨?0F570壓力低于2650 kPa，20PSL586動作，壓縮機100%加載；

（3）當(dāng)?shù)獨鈨?0F570壓力高于2750 kPa，20PSL574動作，壓縮機50%減載；

（4）當(dāng)?shù)獨鈨?0F570壓力高于2790 kPa，20PSL575動作，壓縮機100%減載。

氣閥的自動加、減載是通過2個電磁閥來實現(xiàn)的，當(dāng)一個電磁閥帶電時，壓縮機可以實現(xiàn)50%加、減載；當(dāng)2個電磁閥帶電時，壓縮機可以實現(xiàn)100%加載；當(dāng)2個電磁閥都不帶電時，壓縮機可以實現(xiàn)100%減載；通過氮氣儲罐20F570壓力變化，儀表專業(yè)人員測試電磁閥的帶電情況，氮氣壓縮機自動控制過程沒有發(fā)現(xiàn)異常。

4.4氮氣壓縮機卸荷器原因排查

如圖2，聚乙烯氮氣壓縮機一級、二級進氣閥及卸荷器，氣閥升程限位器是由儀表風(fēng)驅(qū)動活塞上下移動以達(dá)到氣閥加、減載的目的，當(dāng)氣閥升程限位器通入儀表風(fēng)，彈簧壓縮，活塞向上移動，帶動導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿帶動卸荷器爪，氣閥進入加載狀態(tài)，當(dāng)氣閥升程限位器斷開儀表風(fēng)，彈簧伸開，活塞向下移動，帶動導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿帶動卸荷器爪，氣閥進入減載狀態(tài)。

圖2　氮氣壓縮機氣閥及卸荷器

4.4.1氮氣壓縮機氣閥升程限位器儀表風(fēng)原因排查

正常情況下，氮氣壓縮機氣閥升程限位器儀表風(fēng)壓力在0.6～0.65 MPa，如果儀表風(fēng)壓力在氣閥減載狀態(tài)下，未完全斷開，彈簧無法完全伸開，必將影響氣閥減載效果，造成壓縮機排氣壓力高。檢查儀表風(fēng)供氣壓力，在0.6 MPa，斷開氮氣壓縮機氣閥升程限位器儀表風(fēng)進氣線，手動加減載，減載時，氣源線并無壓力，檢查儀表風(fēng)線過濾器，未發(fā)現(xiàn)異常，說明儀表風(fēng)線使用正常。

圖3　氮氣壓縮機氣閥升程限位器活塞

4.4.2氮氣壓縮機氣閥升程限位器活塞原因排查

如圖3，解體后的氮氣壓縮機氣閥升程限位器活塞，活塞上下移動由一個φ28.5×3.5的O型圈密封，導(dǎo)向桿上下移動由3個φ9.5×2.5的O型圈密封。解體后沒有發(fā)現(xiàn)O型圈損壞，復(fù)位后，手動上下移動卸荷器爪，未發(fā)現(xiàn)異常，說明活塞運行狀況良好，不可能發(fā)生O型圈阻力大，彈簧無法伸開的狀況，活塞問題可以排除。

4.4.3氮氣壓縮機氣閥彈簧原因排查

聚乙烯氮氣壓縮機氣閥升程限位器設(shè)計成全封閉的，在外觀上無法看到氣閥升程限位器的活塞行程，為了能夠直觀測出氣閥升程限位器活塞行程，車間根據(jù)氣閥結(jié)構(gòu)，對4個進氣閥在氣閥頂部對其開孔，如圖4所示，分別對4個進氣閥通入儀表風(fēng)，使用深度尺從頂部對升程限位器活塞行程進行測量，數(shù)據(jù)如下：

圖4　氮氣壓縮機氣閥升程限位器活塞行程測量

聚乙烯氮氣壓縮機氣閥閥片行程量設(shè)計為2.8～3 mm，卸荷器所能控制的調(diào)節(jié)量在3 mm左右才能保證閥片正常開、閉。若調(diào)節(jié)量過大會造成卸荷器爪損傷，若調(diào)節(jié)量過小會造成閥片無法正常開啟從而無法卸荷。從表1可以看出，氮氣壓縮機二級氣閥升程限位器活塞行程在正常范圍內(nèi)，一級氣閥升程限位器活塞行程明顯偏小。如圖5，當(dāng)氣閥通入儀表風(fēng)后，彈簧壓縮，活塞向上移動，帶動導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿帶動卸荷器爪，氣閥進入加載狀態(tài)，當(dāng)氣閥斷開儀表風(fēng)后，彈簧伸開，活塞向下移動，帶動導(dǎo)向桿，導(dǎo)向桿帶動卸荷器爪，氣閥進入減載狀態(tài)，但一級氣閥兩個彈簧壓縮后發(fā)生塑性變形，氣閥斷開儀表風(fēng)后，彈簧無法延伸至正常狀態(tài)，造成一級氣閥無法完全減載，一級排氣閥排氣壓力增高。

表1　氮氣壓縮機氣閥升程限位器活塞行程

圖5　氮氣壓縮機一級氣閥彈簧及卸荷器爪

5　聚乙烯氮氣壓縮機排氣壓力高的解決方法

綜上所述，聚乙烯氮氣壓縮機排氣壓力高的原因是一級氣閥彈簧發(fā)生塑性變形失效，彈簧彈力不足，一級氣閥無法完全減載，排氣壓力升高。

圖6　改造后的氮氣壓縮機一級氣閥彈簧及卸荷器爪

采取以下方法解決：

（1）氮氣壓縮機對聚乙烯裝置至關(guān)重要，車間首先考慮盡快恢復(fù)機組，以保證聚乙烯長周期平穩(wěn)運行。為了增加彈簧彈力，以抵消彈簧的塑性變形，如圖6，車間制作厚度分別為1 mm、2 mm、3 mm及5 mm厚的環(huán)狀調(diào)整環(huán)，分別安裝至彈簧底部，用以增加彈簧彈力，通過試驗，安裝5 mm厚的環(huán)狀調(diào)整環(huán)，氣閥升程限位器活塞行程在2.9 mm，氣閥可以滿足完全減載，安裝試用后，氮氣壓縮機一級排氣壓力恢復(fù)至1.18 MPa，可以滿足工藝需求。

（2）聚乙烯氮氣壓縮機為A.B.C公司制造的往復(fù)壓縮機，購買國外氣閥及卸荷器配件價格高，購買周期長，為了徹底解決此類問題，車間聯(lián)系國內(nèi)知名企業(yè)進行國產(chǎn)化改造，制作新的氣閥及卸荷器，徹底解決此類問題。

6　結(jié)語

經(jīng)過車間不斷的努力，最終找到了氮氣壓縮機排氣壓力高的原因，通過對氮氣壓縮機氣閥的改造，解決了這一難題，車間通過國產(chǎn)化配件，降低了配件成本，徹底解決了這一問題。

Reason Analysis of High Discharge Pressure in Polyethylene Nitrogen Compressor

GUO Lei，XIE Jin-hui，DENG Lian-xin，LIU Tian-yong
（Ethylene Plant PetroChina Dushanzi Petrochemical Company，Dushanzi 833699，China）

This paper discusses the process flow of nitrogen compressor for Dushanzi Petrochemical Company Polyethylene Plant，describes high discharge pressure of nitrogen compressor in the first section outlet，and checks the problem from the aspects of pipeline，valve and automatic control of the nitrogen compressor.However，there is no abnormal phenomenon.Then compressor unloader is completely checked finally and the real reason of compressor discharge pressure high is found.The effective solving method for polyethylene nitrogen compressor discharge pressure high is put forward in this paper.Through the practical test，the effect is very good，which ensures the smooth operation of nitrogen compressor of polyethylene workshop.

nitrogen compressor；discharge pressure；valve；compressor unloader

TH45

B

1006-2971（2015）04-0051-04

郭磊（1977-），男，新疆伊寧人，碩士學(xué)位，高級工程師，2005年畢業(yè)于中南大學(xué)機械電子專業(yè)，現(xiàn)在中國石油獨山子石化公司乙烯廠聚烯烴二聯(lián)合車間從事設(shè)備管理工作，已發(fā)表論文24篇。E-mail：guolei2@petrochina.com.cn

2015-03-26