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离心压缩机干气密封放空管线缺陷分析与改造

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：申建辉

[导读] 摘要：干气密封具有运行功耗小、密封性好、简单可靠以及清洁性的优点，在离心压缩机的轴端密封方面得到了广泛的应用。

        新疆庆华能源集团有限公司新疆伊犁 835000
        摘要：干气密封具有运行功耗小、密封性好、简单可靠以及清洁性的优点，在离心压缩机的轴端密封方面得到了广泛的应用。当应用于易燃易爆工况时，为防止因密封的损坏造成易燃易爆工艺气体的泄漏，往往设计有干气密封放空压力超压联锁，以实现密封损坏后的压缩机紧急停机与放空。由于干气密封放空管线与工艺气管线相连，若干气密封管线设计不合理，可造成压缩机误停机事件的发生。在介绍干气密封控制系统的基础上，结合天然气增压站因干气密封放空管线憋压造成的压缩机联锁停车实例，分析了干气密封放空管线在运行当中存在的隐患，并提出了整改措施。
        关键词：天然气；离心压缩机；干气密封放空
        1、干气密封控制系统简介
        干气密封控制系统主要包含过滤单元、泄漏控制单元和密封隔离气单元3个主要部分。其中过滤调压单元用于对进入干气密封的密封气进行调压、过滤、加热，以确保进入的密封气无固体及液体杂质，防止因杂质的进入对干气密封动静环的损坏。泄漏控制单元通过对流经动静环密封面的泄漏密封气压力、流量的监控，监测干气密封是否处于正常运行状态。在干气密封放空压力出现异常的情况下，触发压缩机联锁保护，避免因干气密封的损坏造成工艺气大量外漏。密封隔离气单元用于提供清洁的隔离气（洁净空气），以实现对密封气与外侧润滑油的隔离，防止干气密封受到润滑油的污染造成损坏。

                   图1 干气密封控制系统
        2、干气密封放空管线憋压造成压缩机联锁停车实例
        2.1干气密封放空憋压造成联锁停车
        2013年6月28日，华北地区某天然气管道增压站处于运行状态的2#、3#离心压缩机出现紧急停机。监控电脑显示压缩机停机故障均为“压缩机一次放空压力高高报”。在对压缩机干气密封放空压力及站场工艺设备状态进行检查后，发现压缩机触发停机联锁时干气密封一次放空压力超过厂家设定的停机值0.5MPa，人机界面所显示停机故障原因得到确认。同时增压站内A路过滤分离器安全阀异常起跳，天然气大量放空。起跳的安全阀设定压力为6.3MPa，实际天然气压力为3.9MPa。因起跳时天然气压力远未达到设定压力，判断安全阀出现故障造成起跳。
        2.2干气密封控制系统原理
        出现紧急停机的离心压缩机干气密封放空包含2部分，分别为一次放空与二次放空。一次放空对应密封气经过第一级干气密封动静环后的泄漏量，为纯天然气，接入站场低压放空系统。二次放空对应经过一级密封动静环后又经过第二级干气密封动静环的泄漏量，此处与外侧隔离气出现混合。因空气的混入不宜接入站场放空系统，因此采取就地放空方式。
        其中，一次放空气管路安装有调压阀（本案例中调整压力至0.15MPa），用于对泄放压力的控制。如出现压力超高情况（本案例中为0.5MPa），控制系统判断干气密封可能出现较为严重的损坏，因此触发压缩机停机并放空，以避免恶性安全事故的发生。
        2.3造成干气密封放空管憋压进而触发停机原因分析
        在对压缩机停机原因进行分析时，考虑到2台正在运行的压缩机同时出现由于干气密封放空压力超高造成停机，排除了压缩机干气密封同时损坏以及压缩机控制系统故障造成误关断的可能。因停机时出现了过滤分离器安全阀起跳，判断放空压力上升与安全阀起跳存在关系。在站场设计上，为了兼顾高低压设备放空的需要，避免高压放空时高压气窜至低压管线造成低压设备超压情况的发生，站内分别设计了高、低压放空管路，并在火炬底部弯头前交汇。但是高低压放空管线并未实现完全的隔离，一旦高压管线出现大量放空，将在火炬处出现憋压进而影响到低压放空。
        结合现场情况，分析压缩机停机原因为：站内A路过滤器上安全阀故障起跳，造成过滤分离器处天然气以3.9MPa压力进入高压放空管线。根据记录，放空时进站瞬时气量达34万m3/h。由于火炬设定，确保各项焊接工作顺利完成。同时，需要对焊接口进行清理，不能有油污、水分等附着于焊接口。需要对焊条、焊剂等进行烘干处理，并且为了出现二次吸水现象，需要将焊条和焊剂放置到保温桶，这样可以避免焊条和焊剂出现变质的现象，降低气孔缺陷问题的产生。焊接时，若是使用低氢型焊条的话，就需要对焊接的速度和电弧长度等进行调整，这样主要是保证与其焊接参数相符，实现良好的焊接效果。
        2.4咬边缺陷问题处理
        为了降低咬边问题的产生，需要对焊接电流进行合理的控制，根据焊接情况进行适当调整，避免出现异常情况。同时，需要对运条速度进行控制，这样也能降低咬边缺陷问题的产生。需要对焊条倾斜角度进行调整，并且对焊接电弧的长度进行调整和控制，确保压力容器焊接的质量。另外，在利用埋弧焊进行压力容器焊接的时候，一定要对压力容器的情况，对各项焊接参数进行合理的计算和设定，以此降低咬边缺陷问题的产生。
        2.5焊瘤缺陷问题处理
        为了保证压力容器焊接的质量，确保压力容器运行的稳定性和安全性，加强压力容器焊机焊瘤缺陷问题的处理，是非常必要的。那么，在焊瘤处理的时候，需要从以下几个方面展开。若是熔池出现“小鼓肚”的情况，就需要利用焊条进行左右摆动，并且对焊弧动作进行控制，这样可以降低金属液体溢流现象的产生，避免出现焊瘤的现象。在搭接或者帮条接头立焊时，焊接电流需要根据需求适当减少，并且焊条左右摆动的期间，需要进行相应的调整，应当呈现中间快，两边稍慢的状态，这样才能保证压力容器焊接的质量和效果。需要根据焊接的情况，是对焊接未知进行加焊处理，确保其焊接的效果。但是，在焊接的时候，需要对焊条的使用进行控制，可以选用直径3.2mm的焊条，并且适当减小焊接电流，这样才能避免金属液体溢出的现象产生，实现良好的焊接质量，确保压力容器运行的稳定性和安全性。
        2.6未焊透、未融合缺陷问题处理
        为了避免该现象的产生，需要在压力容器焊接时，对坡口尺寸的选择进行合理的选取，并且需要根据尺寸的情况，对焊接电流和速度等进行计算，确保其稳定性。同时，需要对坡口进行氧化和油污清理，这样主要是保证焊接的接头与基体呈现完全融合的状态。同时，在焊接的时候，需要对融合的状态进行观察，一旦发现异常需要立即进行处理，避免产生异常情况。
        3、结束语
        压力容器具有一定的特殊性，一旦出现异常，其后果非常严重。因此，为了保证压力容器运行的稳定性和安全性，对其常见的缺陷问题进行有效的解决非常必要，尤其是焊接方面的。只有明确压力容器焊接常见的缺陷，并且了解缺陷问题产生的原因，才能有针对性采取合理的解决措施，试下压力容器焊接的质量，确保压力容器运行的稳定性和安全性。
        参考文献：
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        [3]抱箍式低温支架在天然气放空管线中的应用[J].雷青峰.科技资讯.2013（36）
        [4]重整氢压机K202A出口放空管线开裂分析[J].陈高俊.通用机械.2019（12）