张双格

（阳煤集团平定化工有限责任公司，山西阳泉 045200）

本公司空分装置，采用开封空分工艺包，西安陕鼓动力压缩机以及杭州汽轮机股份有限公司汽轮机，为2×20kt/a 乙二醇工程提供合格的氧气与氮气产品。空压机组采用汽轮机拖动空压机和增压机一拖二的形式。

KDON-40000/10000型空分设备是利用空气中各组分沸点的不同，经过加压、预冷、纯化并利用大部分由透平膨胀机提供的冷量使之液化，再进行精馏提纯，从而获得所需的产品氧气、氮气。

1 故障现象

1.1 空压机EIZ112-4 进口导叶异常关闭故障

2019年4月16 日20：45分，空压机正常运行过程中，突然声音异常，发生喘振，放空阀和防喘振阀全开，逆止阀关闭，引起增压机联动喘振，防喘振阀全开，空分后续系统连锁停车。

1.1.1 原因分析及处理

①操作人员误操作。查看DCS 操作记录，发生喘振当时没有操作，故排除误操作原因。

②设备执行机构故障。检查设备执行机构及导叶均正常，排除执行机构原因。

③仪表气源压力低或波动原因。检查空压机导叶仪表气源压力一直稳定在0.45MPa，无波动，排除仪表气源原因。

④空压机导叶定位器原因。经电气、仪表综合会商，综合分析认为是由于空压机导叶定位器内部元件故障引起导叶误动作导致异常关闭，从而引起喘振连锁停车。

原因确定后仪表人员对定位器进行更换，调试正常后投用，无异常。

1.1.2 预防措施

本次事故是由于智能定位器的突发故障引起的，对定位器进行返厂检测，厂家也没有给出明确的定论，只能定性为偶然事件。针对电子仪表元器件，常规的现场检查并不能发现其内在的缺陷，预防此类似的问题只能根据仪表使用位置的重要性制订合理的更换周期定期进行更换，预防因设备老化引起的故障。

1.2 增压机EBZ45-7进口调节阀波动引起增压机喘振

2019年12月29 号10：15分，由于后系统降负荷，空分岗位相应地做减负荷操作，在此过程中引起增压机进口流量波动，进口调节阀反馈先从48%关至45%然后又开至47%，流量从105000m3/h 降至89000m3/h，引起喘振，导致进口膨胀机和高、低压液氧泵连锁跳车。

1.2.1 原因分析及处理

①操作人员误操作。经事后查看DCS 操作记录，中控当时给的指令是进口调节阀关1%，由48%关至47%，无不当指令，误操作排除。

②仪表气源压力低或波动原因。检查仪表气源压力一直稳定在0.45MPa，无波动，排除仪表气源原因。

③阀门气动执行机构故障。经分析阀门没有根据操作指令动作，而是在目标值周围波动，经咨询厂家，综合分析认为是增压机进口调节阀所配气动执行机构气缸偏小，扭矩不够，导致阀门不能一次准确执行到位，在目标指令附近来回波动，引起增压机流量波动，进气不足，发生喘振。

由于当时不具备停车更换气缸条件，将增压机进口调节阀执行机构切换至油动状态，手动调节，待停车检修时对气缸进行更换。

1.2.2 预防措施

本次事故是由于增压机在设备选型时考虑不周审查不严导致阀门与气动执行机构不匹配造成的，平时一般的巡查检查很难发现，故在建设初期应加强设备设计审查、到货验收等管理，认真与设计参数核对，并留有余量，避免事后出现问题，给生产带来重大损失。再者，加强开停车管理、加减负荷管理，严谨、科学规范、审慎操作，在减负荷时，尽量通过开防喘振阀和放空阀调节，避免关进口调节阀操作，极易引导增压机发生喘振。首先考虑的是开增压机防喘振阀，其次是开放空阀，最后才是关进口调节阀，所有的操作都是基于机组在正常运行的前提下进行，如果这一点无法保障，其他的都将无从谈起。

1.3 汽轮机凝汽器热井液位异常波动

在2017年到2020年期间，汽轮机正常运行时，凝汽器热井液位多次出现波浪状波动。因为热井液位是维持汽轮机真空度的重要参数，通常热井液位要求控制在20%～80%，通常设置为45%或者50%。热井液位过高超过80%时会引起备用凝结水泵自启动，双泵运行，目的是将液位尽快降下来；液位过低低于20%凝结水泵凝液送出阀会自动关闭，凝液回流阀自动打开，凝液全部打循环，以防止凝液被抽空，导致汽机真空度被破坏。

1.3.1 原因分析及处理

（1）汽轮机热井液位显示为虚假值，引起自动控制系统紊乱。经现场操作工核对远传热井液位和现场就地液位，发现现场热井液位波动幅度较小，后将热井液位自动调节切换至手动控制状态时，热井液位几乎不波动。并请仪表检查热井远传液位计，确认液位计显示为真实值，热井液位确实在波动，故显示虚假值的情况排除。

（2）汽轮机工况波动，抽汽和凝气比例负荷发生变化引起排气压力、热井液位波动。检查DCS 历史曲线图，发现汽轮机负荷没有发生明显改变，抽汽和凝气比例负荷、排气压力均变化不明显，排除外界波动引起热井液位波动。

（3）热井远传液位计安装不垂直，导致浮筒式液位计内浮筒与筒壁的间距不一致，有轻微的倾斜，在热井液位变化引起浮筒浮动时出现轻微卡顿，等浮力变化足够大时又突然浮起，造成液位计滞后显示的假象。

（4）汽轮机凝汽器循环水侧结垢。循环水水质不良，在冷凝管内壁沉积了一层软质的有机垢或结成硬质的无机垢，严重地降低了冷凝管的传热能力，并减少了冷凝管的传热面积，造成热井内汽液共存，汽液夹带，引起热井液位波动。

（5）凝汽器循环水量不足，换热不彻底，引起热井液位波动。经检查，凝汽器循环水流量、压力无明显变化，温度正常，在设计进水32℃，回水42℃范围之内，故排除该原因。

最后分析锁定原因为凝汽器远传热井液位计安装不垂直，引起浮筒卡顿和凝汽器循环水侧结垢。将远传热井液位计隔离出来，现场人工盯防就地液位计，对热井远传液位计的安装垂直度进行校对重新安装，确保垂直，并更换浮筒稍大的液位计。待停车检修时对凝汽器循环水侧进行开盖检查并彻底清洗后投用，热井液位恢复正常。

1.3.2 预防措施

热井液位波动给汽轮机组安全稳定运行带来不可知的风险和巨大挑战，所以在设备安装的时候要严把质量关，有些细小的问题在初期显不出问题，到后期和多种因素叠加影响就出来了。再者联系上游工序，严把循环水的质量，保障水质的洁净度，定期对凝汽器循环水侧进行清洗，并记录分析比对凝汽器循环水进、出水压力，温度变化，汽轮机排气温度和循环水出水温度温差的变化，及时采取相应的应对措施。

1.4 TC200/45-AS进口膨胀剂冻堵和轴振动大连锁跳车

A 事件.2019年7月16日空分检修完毕，准备开车，开至TC200/45-AS 进口膨胀机时，通加温气吹除，发现膨胀机膨胀端吹除阀不出气，进一步拆阀检查，发现管道里有冰，已全部堵死。

B 事件.2019 年8 月26 日14 时15 分，膨胀机具备启 动 条件，手动分析项目均合格：下塔露点-66.6℃，膨胀机增压端露点-65.2℃，膨胀机膨胀端露点-65.1℃，膨胀机增压端后换热器露点-65.1℃，膨胀机膨胀端涡壳吹除阀处露点65.2℃，密封气出口露点-65.1℃。

16时53分启动膨胀机，振动8μm；17时13分00秒转速升至16800r/min，振动报警27μm；17时15分00秒转速升至17925r/min 时振动过大32.5μm联锁停机。

17时16分重新启动膨胀机，振动8μm；17时30分转速升至16000r/min，振动22μm。因振动持续过大，膨胀机维持低负荷运转。

1.4.1 原因分析及处理

A 事件中，膨胀机发生冻堵原因主要有以下几点：

①在停车时没有严格按照停车规范操作停车，认为是短期停车，膨胀机密封气没有断开，密封气是小空压机提供的压缩空气，不能除去空气中的二氧化碳、碳氢化合物、乙炔等，只能部分除去空气中的水分，露点-45℃，合格标准露点-70℃。

②主装置虽已停车，但高压板式主换热器内还留存有大量的冷量，温度-130℃，如果阀门关不严，空气漏进膨胀机膨胀端造成结冰；另外二氧化碳凝固点-78.5℃，在-130℃的条件下完全结冰，造成冻堵。

③膨胀机增压段出口换热器漏，造成空气带水冻堵，经分析排查，换热器完好，排除此原因。

发生冻堵之后，采用通热空气、蒸汽和加温气等手段对膨胀机进行消冻。彻底解冻、置换合格后，重新组织开车，膨胀机运行正常。

B 事件中，膨胀机轴振动大原因分析及处理：

①膨胀机增压端出口换热器内漏，工艺气体含水变大，经分析换热器完好，排除内漏。

②工艺气体露点不合格。查看开车工艺气体露点分析记录，没有达到膨胀机说明书要求指标（-70℃），只是按操作规程标准置换，导致置换不彻底。

③膨胀机轴动平衡不良，严格按照说明书操作后轴振动恢复正常，此项也排除。

④膨胀机润滑油质量差。经分析，油品质良好，各项指标符合膨胀机油品质量标准。

⑤停车期间，无盘车机构，没有盘车。

2019年7月26 日22时08分停膨胀机运转，加温复热。

27日2时00 分膨胀端露点分析合格-69.1℃。

2时23分重新启动膨胀机，振动8μm。

2时52分升至额定转速21850r/min，振动12μm。膨胀机恢复正常，运行平稳。

1.4.2 预防措施

膨胀机是空分的关键设备，其运行状态将直接影响空分装置总体的运行，所以必须严格按说明书操作，置换彻底。为预防事故必须严格做到以下几点：

①开车前，严格各项检查，通密封气必须是干燥和干净的气体，露点：-70℃。

②润滑油温度低于15℃，不要启油泵，开油加热器加热，油温不能超50℃，符合条件后，油泵运行3h 后才能开车，最少得运行30min 以上。

③为避免开车时产生过大的轴向推力，膨胀机启动时应确保压缩机的旁通阀（喘振阀）是打开的和快速关闭阀是关闭的。压缩机的入口压力应保持在低压力状态，具体如下：

对于直径低于55mm 的轴承，压缩机进口和膨胀机出口压差必须低于15bar。

对于直径大于55mm 的轴承，压缩机进口和膨胀机出口压差必须低于8bar。

④启动膨胀机时，按下膨胀机的启动按钮并进行观察：

快速关闭阀是打开的，涡轮机的入口处压力计的压力指示应升高，涡轮机在低速下开始旋转（由于喷嘴的泄漏），以2%的增加度慢慢地打开喷嘴，使达到的速度超过“SSLL”中的设定速度，允许设备通过 1～2h 慢慢冷下来（避免快速冷却）。

⑤严格按说明书操作和分析、维护、保养膨胀机。

2 总结

空分装置从试车到现在运行的4a 多时间里，每次异常工况和故障都留下了深刻的教训。由于设计、安装、审查等把关不严，操作不规范，经验不足等原因，影响和制约了装置的高效安全稳定运行，本文只是就众多问题中的部分进行了分析探讨，应该不断地总结经验教训，不断提高操作水平，以及发现问题、分析问题、处理问题的能力，才能保障装置安、稳、长、满、优运行。