李東帆

【摘 要】論文探討VRZ型離心式氯氣壓縮機在檢修時對導葉的保護措施，分析軸封受損與氮氣的關系，以及影響維修環(huán)境的廢氣吸收，并提出解決措施，以期為同行提供參考。

【Abstract】This paper discusses the protective measures of VRZ type centrifugal chlorine compressor to guide vane during maintenance，analyes the relationship between shaft seal damage and nitrogen，and the absorption of exhaust gas which influenced maintenance environment，and puts forward some countermeasures for reference.

【關鍵詞】氯氣壓縮機；三腔式迷宮密封+氮氣；可調(diào)導葉

【Keywords】chlorine compressor；three cavity labyrinth seal + nitrogen；adjustable guide vane

【中圖分類號】F407.4 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0137-02

1 概述

重慶天原化工有限公司在2012年燒堿10萬噸填平補齊項目中引進了一臺德國西門子公司制造的離心式氯氣壓縮機（KKK泵），型號為STC-SH（9-2-VRZ） 、標況流量為 9650 Nm3/h、入口端壓力為0.949bar（a）、出口端壓力為 2.979bar（a）、入口溫度 30℃、轉速為11414rpm、壓縮機軸功率540kW、電機功率為620kW。德國西門子公司生產(chǎn)的VRZ型離心式氯氣壓縮機從投運以來運行效果良好，替代了原有的液環(huán)式氯氣壓縮機。該透平壓縮機在節(jié)能與環(huán)保方面的優(yōu)勢已經(jīng)被氯堿行業(yè)認可，但是在運行與檢修維護時還是有很多地方需要注意的。

2 工作原理

氯氣壓縮機機組的工作原理：氯氣壓縮機是二級離心式壓縮機，1根高速旋轉軸上有2個葉輪，與缸蓋形成2個壓縮室，高壓電機驅(qū)動增速器，增速器使電機低轉速增至高轉速，通過聯(lián)軸器，使增速器輸出軸與壓縮機的軸相連，從而帶動固定在軸上的2個葉輪進行高速旋轉。在2個壓縮室內(nèi)，利用高速旋轉的葉輪將機械能傳遞給氯氣的動能，提高氯氣壓力，同時，壓縮機各壓縮室出口的高溫氣體，進入氣體冷卻器進行冷卻。氯氣經(jīng)過二級壓縮后進入氯氣后系統(tǒng)，完成氯氣的加壓工藝。

離心式氯氣壓縮機工作原理：氣體由吸氣室進入通過旋轉葉輪對氣體做功，使氣體的壓力、溫度和速度都提高了，然后使氣體進入擴壓器，把氣體的速度能轉換為壓力能[1]。彎道＼回流管主要起導向作用，使氣流均勻地進入下一級葉輪繼續(xù)壓縮，由于氣體逐級地被壓縮，因此氣體溫度不斷升高。為了降低氣體溫度減少功能消耗，在氣體經(jīng)過一級壓縮后，由蝸殼引出，經(jīng)中間冷卻后，再引至第二級葉輪入口繼續(xù)壓縮，經(jīng)二級壓縮后的氣體由排出管排出，輸送到下一道工序。

3 維修中存在問題以及與日常運行管理的關系

檢修前，氯氣處理工序?qū)嚎s機停車并進行，輔助油泵的電源從開關柜那邊切斷，并對壓縮機的進出口管路進行了充氮置換。維修師傅按照檢修方案準備好工具以及檢修耗材后開始拆卸壓縮機軸向剖分殼體的螺栓。儀表工將可調(diào)導葉的調(diào)節(jié)閥氣源管線以及電源線纜進行拆除。在檢修壓縮機的中途，公司停了氮氣和儀表空氣的供應，維修工打開壓縮機上蓋手孔后，拆除導葉輪齒圈上的定位螺栓，然后將可調(diào)導葉的執(zhí)行機構從壓縮機上拆除。軸向剖分的壓縮機殼體螺栓以及兩端軸承箱螺栓拆完后，拆除軸承箱上部及可傾瓦軸承，用鋼絲繩吊開壓縮機上蓋，用吊帶將舊轉子從壓縮機下端殼體內(nèi)吊出，然后將新轉子裝進壓縮機下端殼體后依次還原恢復。其中新轉子的梳齒是在裝轉子前就已經(jīng)裝配在主軸上的。舊轉子的非驅(qū)動端四段梳齒中，靠近氯氮混合區(qū)的梳齒沿著主軸向非驅(qū)動端腐蝕依次加劇，與腔體的間隙明顯增大異常。壓縮機裝配后隔了48h后，公司才通了氮氣和儀表空氣，于是進行可調(diào)導葉調(diào)試。通入儀表空氣，對可調(diào)導葉調(diào)節(jié)閥PV2450進行操作，發(fā)現(xiàn)可調(diào)導葉已經(jīng)不能完全打開。執(zhí)行器上的標尺上顯示出該閥的葉片調(diào)整角度僅能從30°活動到50°，實際要求為-20°到70°才能滿足全開和全關要求。在檢修過程中不連續(xù)的從壓縮機殼體內(nèi)冒出一些氯氣味道出來，尾氣風機一直是開起的狀態(tài)。

公司公用工程分廠的空壓制氮單元本身就有除油除塵的設置，滿足氮氣含塵的規(guī)定，氮氣和氯氣中夾帶硬度較大的物質(zhì)幾乎不太可能。從受損部分來分析，該段梳齒判斷是被嚴重腐蝕為主要原因，該壓縮機的軸封是三腔式迷宮密封，原理圖如圖1所示：

從圖1可以看出壓縮機軸封為什么叫作三腔式迷宮密封+緩沖氣（氮氣）密封。距離壓縮機葉輪最近的兩端密封腔叫氯氣腔，由于串通在一起實現(xiàn)了兩端的壓力平衡，并回到壓縮機一級進口或繼續(xù)竄向氯氮混合腔。距離壓縮機葉輪最遠的兩端密封腔叫氮氣腔，中間位置自然就是氯氮混合腔。壓縮機腔體內(nèi)的氯氣在離心力作用下，由動能轉化為壓力能，壓力升高后，多數(shù)氯氣從壓縮機出口排出，少部分順著軸向軸封處泄漏。氯氣經(jīng)過軸封的梳齒不斷被截流減壓。氮氣從最外側的氮氣腔不斷補充。氮氣壓力始終大于外泄的氯氣壓力，由氯氮壓差調(diào)節(jié)閥嚴格控制氯氮壓差。沿著軸向外泄的氯氣在氯氮混合區(qū)就被不斷抽向廢氣處理工序，確保了氯氣不向外界環(huán)境泄漏。如果氯氮壓差保證不了，壓縮機就會聯(lián)鎖停車。這就是三腔式迷宮密封+氮氣的密封原理。

在氯氣壓縮機檢修時，如果壓縮機內(nèi)氮氣不能保持微正壓，機器內(nèi)是不可能保證徹底沒有氯氣和濕空氣的。檢修時，壓縮機進出口閥門都已經(jīng)切斷，但是閥門不能徹底關死，廢氣吸收單元一直保持運行狀態(tài)，可以基本保證所維修的帶氯設備內(nèi)氯氣含量不超過國家環(huán)保規(guī)定。這次檢修足以判定廢氣吸收單元工作不正常。當尾氣風機抽力不夠，就會有大量的廢氯氣不能正常吸收，在停車時，廢氯氣會反壓回分配臺通過閥門泄漏點壓入壓縮機殼體內(nèi)或直接壓入壓縮機軸封后進入壓縮機殼體，甚至竄到離子膜電解的電槽和氯水槽等陽極系統(tǒng)。氯壓機內(nèi)的殘余氯氣量不減少，反倒增加的現(xiàn)象也就出現(xiàn)了。

4 預防措施

①對于氯壓機三腔式迷宮密封梳齒被嚴重腐蝕的預防措施就是，除了保證氯氣的含水量要求，更要保證密封氣即氮氣的水分要求。至少應該保證氯氣和氮氣的水分含量低于100ppm，確保梳齒不被腐蝕。②對于維修氯壓機后，轉子裝進壓縮機后要確保導葉能正常調(diào)節(jié)的措施就是壓縮機一旦恢復完全后，將壓縮機的兩端軸封通入氮氣（公用工程空壓制氮或鋼瓶供應等），同時在壓縮機內(nèi)也不斷充氮氣進行吹掃，水分合格后保持壓縮機內(nèi)氮氣微正壓，避免濕空氣進入壓縮機與殘余干氯氣混合腐蝕金屬部件，這樣可以確?？烧{(diào)導葉的齒圈能夠進行自由的回轉運動，保證可調(diào)導葉正常調(diào)節(jié)。③對于維修過程中出現(xiàn)的氯氣影響環(huán)境，解決辦法是盡量確保進出口閥門的良好密封效果，最好是將壓縮機進出口管線用盲板盲斷。如果沒盲斷，則要求廢氣吸收系統(tǒng)能夠正常運行。廢氣處理主要設備是吸收塔和尾氣塔以及風機，堅持定期更換填料，保持傳質(zhì)效果，對風機的進出口管道進行定期清理，或者在進口管道上裝壓差變送器和過濾器，達到報警值就進行清理，不能讓堿垢影響風機的能力，從而導致未被完全吸收的氯氣反壓回分配臺或壓縮機等。

5 總結

這次離心式氯氣壓縮機在檢修時出現(xiàn)的問題是我們生產(chǎn)運行管理暴露出的缺陷的具體體現(xiàn)。離心式氯氣壓縮機是我們引進國外技術先進的設備，加工制造精度高，采購價格高，它在公司的生產(chǎn)運行中處于心臟的地位。我們在使用過程中要精心操作，嚴格管理，努力維護好該設備。我們作為化工裝置的生產(chǎn)運行管理人員必須要嚴格執(zhí)行工藝紀律和檢維修紀律，以確保設備正常運行以及維修作業(yè)時的設備安全和人身安全等。

【參考文獻】

【1】章云龍.淺談離心式壓縮機常見故障及檢修[J].科技風，2010（15）：205+207.