張雙格

（陽煤集團(tuán)平定化工有限責(zé)任公司，山西陽泉 045200）

本公司空分裝置，采用開封空分工藝包，西安陜鼓動力壓縮機(jī)以及杭州汽輪機(jī)股份有限公司汽輪機(jī)，為2×20kt/a 乙二醇工程提供合格的氧氣與氮?dú)猱a(chǎn)品?？諌簷C(jī)組采用汽輪機(jī)拖動空壓機(jī)和增壓機(jī)一拖二的形式。

KDON-40000/10000型空分設(shè)備是利用空氣中各組分沸點(diǎn)的不同，經(jīng)過加壓、預(yù)冷、純化并利用大部分由透平膨脹機(jī)提供的冷量使之液化，再進(jìn)行精餾提純，從而獲得所需的產(chǎn)品氧氣、氮?dú)狻?/p>

1 故障現(xiàn)象

1.1 空壓機(jī)EIZ112-4 進(jìn)口導(dǎo)葉異常關(guān)閉故障

2019年4月16 日20：45分，空壓機(jī)正常運(yùn)行過程中，突然聲音異常，發(fā)生喘振，放空閥和防喘振閥全開，逆止閥關(guān)閉，引起增壓機(jī)聯(lián)動喘振，防喘振閥全開，空分后續(xù)系統(tǒng)連鎖停車。

1.1.1 原因分析及處理

①操作人員誤操作。查看DCS 操作記錄，發(fā)生喘振當(dāng)時(shí)沒有操作，故排除誤操作原因。

②設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障。檢查設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)及導(dǎo)葉均正常，排除執(zhí)行機(jī)構(gòu)原因。

③儀表氣源壓力低或波動原因。檢查空壓機(jī)導(dǎo)葉儀表氣源壓力一直穩(wěn)定在0.45MPa，無波動，排除儀表氣源原因。

④空壓機(jī)導(dǎo)葉定位器原因。經(jīng)電氣、儀表綜合會商，綜合分析認(rèn)為是由于空壓機(jī)導(dǎo)葉定位器內(nèi)部元件故障引起導(dǎo)葉誤動作導(dǎo)致異常關(guān)閉，從而引起喘振連鎖停車。

原因確定后儀表人員對定位器進(jìn)行更換，調(diào)試正常后投用，無異常。

1.1.2 預(yù)防措施

本次事故是由于智能定位器的突發(fā)故障引起的，對定位器進(jìn)行返廠檢測，廠家也沒有給出明確的定論，只能定性為偶然事件。針對電子儀表元器件，常規(guī)的現(xiàn)場檢查并不能發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在的缺陷，預(yù)防此類似的問題只能根據(jù)儀表使用位置的重要性制訂合理的更換周期定期進(jìn)行更換，預(yù)防因設(shè)備老化引起的故障。

1.2 增壓機(jī)EBZ45-7進(jìn)口調(diào)節(jié)閥波動引起增壓機(jī)喘振

2019年12月29 號10：15分，由于后系統(tǒng)降負(fù)荷，空分崗位相應(yīng)地做減負(fù)荷操作，在此過程中引起增壓機(jī)進(jìn)口流量波動，進(jìn)口調(diào)節(jié)閥反饋先從48%關(guān)至45%然后又開至47%，流量從105000m3/h 降至89000m3/h，引起喘振，導(dǎo)致進(jìn)口膨脹機(jī)和高、低壓液氧泵連鎖跳車。

1.2.1 原因分析及處理

①操作人員誤操作。經(jīng)事后查看DCS 操作記錄，中控當(dāng)時(shí)給的指令是進(jìn)口調(diào)節(jié)閥關(guān)1%，由48%關(guān)至47%，無不當(dāng)指令，誤操作排除。

②儀表氣源壓力低或波動原因。檢查儀表氣源壓力一直穩(wěn)定在0.45MPa，無波動，排除儀表氣源原因。

③閥門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障。經(jīng)分析閥門沒有根據(jù)操作指令動作，而是在目標(biāo)值周圍波動，經(jīng)咨詢廠家，綜合分析認(rèn)為是增壓機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)閥所配氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣缸偏小，扭矩不夠，導(dǎo)致閥門不能一次準(zhǔn)確執(zhí)行到位，在目標(biāo)指令附近來回波動，引起增壓機(jī)流量波動，進(jìn)氣不足，發(fā)生喘振。

由于當(dāng)時(shí)不具備停車更換氣缸條件，將增壓機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)切換至油動狀態(tài)，手動調(diào)節(jié)，待停車檢修時(shí)對氣缸進(jìn)行更換。

1.2.2 預(yù)防措施

本次事故是由于增壓機(jī)在設(shè)備選型時(shí)考慮不周審查不嚴(yán)導(dǎo)致閥門與氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不匹配造成的，平時(shí)一般的巡查檢查很難發(fā)現(xiàn)，故在建設(shè)初期應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備設(shè)計(jì)審查、到貨驗(yàn)收等管理，認(rèn)真與設(shè)計(jì)參數(shù)核對，并留有余量，避免事后出現(xiàn)問題，給生產(chǎn)帶來重大損失。再者，加強(qiáng)開停車管理、加減負(fù)荷管理，嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)規(guī)范、審慎操作，在減負(fù)荷時(shí)，盡量通過開防喘振閥和放空閥調(diào)節(jié)，避免關(guān)進(jìn)口調(diào)節(jié)閥操作，極易引導(dǎo)增壓機(jī)發(fā)生喘振。首先考慮的是開增壓機(jī)防喘振閥，其次是開放空閥，最后才是關(guān)進(jìn)口調(diào)節(jié)閥，所有的操作都是基于機(jī)組在正常運(yùn)行的前提下進(jìn)行，如果這一點(diǎn)無法保障，其他的都將無從談起。

1.3 汽輪機(jī)凝汽器熱井液位異常波動

在2017年到2020年期間，汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，凝汽器熱井液位多次出現(xiàn)波浪狀波動。因?yàn)闊峋何皇蔷S持汽輪機(jī)真空度的重要參數(shù)，通常熱井液位要求控制在20%～80%，通常設(shè)置為45%或者50%。熱井液位過高超過80%時(shí)會引起備用凝結(jié)水泵自啟動，雙泵運(yùn)行，目的是將液位盡快降下來；液位過低低于20%凝結(jié)水泵凝液送出閥會自動關(guān)閉，凝液回流閥自動打開，凝液全部打循環(huán)，以防止凝液被抽空，導(dǎo)致汽機(jī)真空度被破壞。

1.3.1 原因分析及處理

（1）汽輪機(jī)熱井液位顯示為虛假值，引起自動控制系統(tǒng)紊亂。經(jīng)現(xiàn)場操作工核對遠(yuǎn)傳熱井液位和現(xiàn)場就地液位，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場熱井液位波動幅度較小，后將熱井液位自動調(diào)節(jié)切換至手動控制狀態(tài)時(shí)，熱井液位幾乎不波動。并請儀表檢查熱井遠(yuǎn)傳液位計(jì)，確認(rèn)液位計(jì)顯示為真實(shí)值，熱井液位確實(shí)在波動，故顯示虛假值的情況排除。

（2）汽輪機(jī)工況波動，抽汽和凝氣比例負(fù)荷發(fā)生變化引起排氣壓力、熱井液位波動。檢查DCS 歷史曲線圖，發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)負(fù)荷沒有發(fā)生明顯改變，抽汽和凝氣比例負(fù)荷、排氣壓力均變化不明顯，排除外界波動引起熱井液位波動。

（3）熱井遠(yuǎn)傳液位計(jì)安裝不垂直，導(dǎo)致浮筒式液位計(jì)內(nèi)浮筒與筒壁的間距不一致，有輕微的傾斜，在熱井液位變化引起浮筒浮動時(shí)出現(xiàn)輕微卡頓，等浮力變化足夠大時(shí)又突然浮起，造成液位計(jì)滯后顯示的假象。

（4）汽輪機(jī)凝汽器循環(huán)水側(cè)結(jié)垢。循環(huán)水水質(zhì)不良，在冷凝管內(nèi)壁沉積了一層軟質(zhì)的有機(jī)垢或結(jié)成硬質(zhì)的無機(jī)垢，嚴(yán)重地降低了冷凝管的傳熱能力，并減少了冷凝管的傳熱面積，造成熱井內(nèi)汽液共存，汽液夾帶，引起熱井液位波動。

（5）凝汽器循環(huán)水量不足，換熱不徹底，引起熱井液位波動。經(jīng)檢查，凝汽器循環(huán)水流量、壓力無明顯變化，溫度正常，在設(shè)計(jì)進(jìn)水32℃，回水42℃范圍之內(nèi)，故排除該原因。

最后分析鎖定原因?yàn)槟鬟h(yuǎn)傳熱井液位計(jì)安裝不垂直，引起浮筒卡頓和凝汽器循環(huán)水側(cè)結(jié)垢。將遠(yuǎn)傳熱井液位計(jì)隔離出來，現(xiàn)場人工盯防就地液位計(jì)，對熱井遠(yuǎn)傳液位計(jì)的安裝垂直度進(jìn)行校對重新安裝，確保垂直，并更換浮筒稍大的液位計(jì)。待停車檢修時(shí)對凝汽器循環(huán)水側(cè)進(jìn)行開蓋檢查并徹底清洗后投用，熱井液位恢復(fù)正常。

1.3.2 預(yù)防措施

熱井液位波動給汽輪機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來不可知的風(fēng)險(xiǎn)和巨大挑戰(zhàn)，所以在設(shè)備安裝的時(shí)候要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，有些細(xì)小的問題在初期顯不出問題，到后期和多種因素疊加影響就出來了。再者聯(lián)系上游工序，嚴(yán)把循環(huán)水的質(zhì)量，保障水質(zhì)的潔凈度，定期對凝汽器循環(huán)水側(cè)進(jìn)行清洗，并記錄分析比對凝汽器循環(huán)水進(jìn)、出水壓力，溫度變化，汽輪機(jī)排氣溫度和循環(huán)水出水溫度溫差的變化，及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。

1.4 TC200/45-AS進(jìn)口膨脹劑凍堵和軸振動大連鎖跳車

A 事件.2019年7月16日空分檢修完畢，準(zhǔn)備開車，開至TC200/45-AS 進(jìn)口膨脹機(jī)時(shí)，通加溫氣吹除，發(fā)現(xiàn)膨脹機(jī)膨脹端吹除閥不出氣，進(jìn)一步拆閥檢查，發(fā)現(xiàn)管道里有冰，已全部堵死。

B 事件.2019 年8 月26 日14 時(shí)15 分，膨脹機(jī)具備啟 動 條件，手動分析項(xiàng)目均合格：下塔露點(diǎn)-66.6℃，膨脹機(jī)增壓端露點(diǎn)-65.2℃，膨脹機(jī)膨脹端露點(diǎn)-65.1℃，膨脹機(jī)增壓端后換熱器露點(diǎn)-65.1℃，膨脹機(jī)膨脹端渦殼吹除閥處露點(diǎn)65.2℃，密封氣出口露點(diǎn)-65.1℃。

16時(shí)53分啟動膨脹機(jī)，振動8μm；17時(shí)13分00秒轉(zhuǎn)速升至16800r/min，振動報(bào)警27μm；17時(shí)15分00秒轉(zhuǎn)速升至17925r/min 時(shí)振動過大32.5μm聯(lián)鎖停機(jī)。

17時(shí)16分重新啟動膨脹機(jī)，振動8μm；17時(shí)30分轉(zhuǎn)速升至16000r/min，振動22μm。因振動持續(xù)過大，膨脹機(jī)維持低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.4.1 原因分析及處理

A 事件中，膨脹機(jī)發(fā)生凍堵原因主要有以下幾點(diǎn)：

①在停車時(shí)沒有嚴(yán)格按照停車規(guī)范操作停車，認(rèn)為是短期停車，膨脹機(jī)密封氣沒有斷開，密封氣是小空壓機(jī)提供的壓縮空氣，不能除去空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔?、乙炔等，只能部分除去空氣中的水分，露點(diǎn)-45℃，合格標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)-70℃。

②主裝置雖已停車，但高壓板式主換熱器內(nèi)還留存有大量的冷量，溫度-130℃，如果閥門關(guān)不嚴(yán)，空氣漏進(jìn)膨脹機(jī)膨脹端造成結(jié)冰；另外二氧化碳凝固點(diǎn)-78.5℃，在-130℃的條件下完全結(jié)冰，造成凍堵。

③膨脹機(jī)增壓段出口換熱器漏，造成空氣帶水凍堵，經(jīng)分析排查，換熱器完好，排除此原因。

發(fā)生凍堵之后，采用通熱空氣、蒸汽和加溫氣等手段對膨脹機(jī)進(jìn)行消凍。徹底解凍、置換合格后，重新組織開車，膨脹機(jī)運(yùn)行正常。

B 事件中，膨脹機(jī)軸振動大原因分析及處理：

①膨脹機(jī)增壓端出口換熱器內(nèi)漏，工藝氣體含水變大，經(jīng)分析換熱器完好，排除內(nèi)漏。

②工藝氣體露點(diǎn)不合格。查看開車工藝氣體露點(diǎn)分析記錄，沒有達(dá)到膨脹機(jī)說明書要求指標(biāo)（-70℃），只是按操作規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)置換，導(dǎo)致置換不徹底。

③膨脹機(jī)軸動平衡不良，嚴(yán)格按照說明書操作后軸振動恢復(fù)正常，此項(xiàng)也排除。

④膨脹機(jī)潤滑油質(zhì)量差。經(jīng)分析，油品質(zhì)良好，各項(xiàng)指標(biāo)符合膨脹機(jī)油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

⑤停車期間，無盤車機(jī)構(gòu)，沒有盤車。

2019年7月26 日22時(shí)08分停膨脹機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，加溫復(fù)熱。

27日2時(shí)00 分膨脹端露點(diǎn)分析合格-69.1℃。

2時(shí)23分重新啟動膨脹機(jī)，振動8μm。

2時(shí)52分升至額定轉(zhuǎn)速21850r/min，振動12μm。膨脹機(jī)恢復(fù)正常，運(yùn)行平穩(wěn)。

1.4.2 預(yù)防措施

膨脹機(jī)是空分的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)將直接影響空分裝置總體的運(yùn)行，所以必須嚴(yán)格按說明書操作，置換徹底。為預(yù)防事故必須嚴(yán)格做到以下幾點(diǎn)：

①開車前，嚴(yán)格各項(xiàng)檢查，通密封氣必須是干燥和干凈的氣體，露點(diǎn)：-70℃。

②潤滑油溫度低于15℃，不要啟油泵，開油加熱器加熱，油溫不能超50℃，符合條件后，油泵運(yùn)行3h 后才能開車，最少得運(yùn)行30min 以上。

③為避免開車時(shí)產(chǎn)生過大的軸向推力，膨脹機(jī)啟動時(shí)應(yīng)確保壓縮機(jī)的旁通閥（喘振閥）是打開的和快速關(guān)閉閥是關(guān)閉的。壓縮機(jī)的入口壓力應(yīng)保持在低壓力狀態(tài)，具體如下：

對于直徑低于55mm 的軸承，壓縮機(jī)進(jìn)口和膨脹機(jī)出口壓差必須低于15bar。

對于直徑大于55mm 的軸承，壓縮機(jī)進(jìn)口和膨脹機(jī)出口壓差必須低于8bar。

④啟動膨脹機(jī)時(shí)，按下膨脹機(jī)的啟動按鈕并進(jìn)行觀察：

快速關(guān)閉閥是打開的，渦輪機(jī)的入口處壓力計(jì)的壓力指示應(yīng)升高，渦輪機(jī)在低速下開始旋轉(zhuǎn)（由于噴嘴的泄漏），以2%的增加度慢慢地打開噴嘴，使達(dá)到的速度超過“SSLL”中的設(shè)定速度，允許設(shè)備通過 1～2h 慢慢冷下來（避免快速冷卻）。

⑤嚴(yán)格按說明書操作和分析、維護(hù)、保養(yǎng)膨脹機(jī)。

2 總結(jié)

空分裝置從試車到現(xiàn)在運(yùn)行的4a 多時(shí)間里，每次異常工況和故障都留下了深刻的教訓(xùn)。由于設(shè)計(jì)、安裝、審查等把關(guān)不嚴(yán)，操作不規(guī)范，經(jīng)驗(yàn)不足等原因，影響和制約了裝置的高效安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文只是就眾多問題中的部分進(jìn)行了分析探討，應(yīng)該不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷提高操作水平，以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、處理問題的能力，才能保障裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運(yùn)行。