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浅析合成气压缩机大修及检修质量控制要点

 浅析合成气压缩机大修及检修质量控制要点
  1、机组概况
 
  合成气压缩机为甲醇装置的长周期关键设备,为原料气经合成气压缩机加压后供甲醇合成反应器反应用。该机组是由DRESSER-RAND公司生产制造的离心式压缩机,规格型号为DATUM D8R8S,由凝气式汽轮机驱动。该压缩机为采用8级压缩,其中压缩段5级,循环段3级,压缩机进口压力3.3MPa,出口压力7.3MPa,最大转速11754r/min,为径向(立式)分体式壳体。转子型式是“直通式转子”,所有叶轮都朝向同一个方向,并且在排出端设置有平衡活塞。
 
  2、机组主要检修内容
 
  2.1 合成气压缩机主要存在的问题
 
  目前,合成气压缩机自2017年2月紧急抢修,发现级间密封以及内部腔体之间密封损坏腐蚀严重,做临时维修后开车至今,虽运行尚算平稳但不能达到设计的压缩能力,影响了装置长周期满负荷正常生产。
 
  2.2 机组主要检修内容
 
  本次检修以更换压缩机芯包检修为主,主要包括以下检修内容:
 
  2.2.1 压缩机部分
 
  (1) 压缩机整体更换转子芯包
 
  (2) 联轴器更换国产化备件
 
  (3) 联轴器重新对中
 
  (4) 干气密封更换
 
  2.2.2 机组辅助系统检查、检修
 
  (1) 润滑油系统:
 
  润滑油更换(根据油品分析报告),油路系统消漏,油过滤器更换,油泵入口滤网清理,油泵出口管路安全法校验等;
 
  油冷却器应拆开封头清洗循环水管程。
 
  (2) 润滑油、控制油管路仪表阀门、控制系统检查、整定。
 
  2.2.3 检修结束后,损坏保温、防腐修复
 
  3、合成气压缩机大修
 
  3.1 检修前的准备工作
 
  (1) 结合机组的运行状况及故障特征,提出检修计划,制定检修方案及检修网络,确定检修项目及内容;
 
  (2) 检修计划和检修方案的讨论和审核;
 
  (3) 检修材料及备件的落实,检修工器具及专用工具的准备,横吊的落实;
 
  (4) 设备技术档案及技术图纸资料的审阅和准备;
 
  (5) 对检修人员进行现场技术交底;
 
  (6) 施工现场符合安全卫生标准,检修全办好检修作业票,并检查确认机组与外部系统水、电、气、风、介质已进行隔离、置换,已满足机组安全检修条件;
 
  (7) 辅材:乙醇(酒精)、塑料薄膜、密封胶、各种管道密封垫片、白布、信封。
 
  (8) 工器具的准备:拆装液压专用工具,扭矩扳手,百分表2只,千分尺1把、游标卡尺1把、深度尺1把,套筒1套,激光对中仪1套,壳体吊装用导向丝杠,顶丝,其它常用工具及吊装工具。
 
  3.2 机组的检修拆卸步骤
 
  (1) 拆除机组各种测温、测振等仪表接线,拆除附件、油气管线、护罩,并将所有接管开口封好;
 
  (2) 拆卸联轴器,并复查找正。
 
  ①拆卸的联轴器螺栓应做好标记;
 
  ②拆卸联轴器护罩,联轴器中间节,将压缩机转子推向止推轴承主推侧,汽轮机输出轴与压缩机转子处于同向侧,测量记录两轴端间距,如下图为安装时判断内筒体是否到位作参考及联轴器对中找正参考。
 
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  ③轴窜量和轴对中核查
 
  在联轴器拆下后,用推轴法测量得的压缩机轴窜量,同时检查测量轴对中情况,作为原始拆卸数据记录。
 
  (3) 拆卸剪切环,准备抽内缸转子
 
  压缩机修理端机头是通过在机壳腔内转动的一个环形套筒内的定位环和剪切环来抗御其内部压力而保持其位置的,如下图所示。
 
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  压缩机的剪切环拆卸时观察剪力环一个盖一个的覆盖关系,各块的位置拆卸前应作好标记,先拆卸最上面一块,然后左右,最后拆卸最下面一块。剪力环中部都有顶丝,可将剪力环顶出。
 
  (4) 内缸机束总装件的抽出
 
  ①对机壳腔和机束总装件的配合做好标记,以保证在将机束重新装回到机壳中去时能使机束与机壳腔正确地对准。
 
  ②用测深微米表测量,从机壳的端面到吸气端机头之间的间距,取圆周均布四处测量尺寸,并加以记录。以便在回装机束总装件时的定位尺寸( 0.0762-0.1270毫米),才能将剪切环和定位环片段装配到机壳的环形套筒中。
 
  ③用专用的拔具模块和螺杆,如下图,均衡地将机束总装件从机腔中拉出。
 
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  ④安装专用的机束托架工具,利用托架工具上的紧线夹,慢慢地将机束总装件从压缩机壳体中拉出来,落到托架上。
 
  ⑤安装机束起吊专用装置,掉出机束。
 
  (5) 拆卸止推轴承和止推盘
 
  止推轴承和止推盘拆卸步骤如下:
 
  ①拆除前后罩壳,用推轴法测量止推瓦的间隙,即轴窜量;
 
  ②拆轴承温度测量探头;
 
  ③卸去止推轴承上半,检测止推盘端面跳动,拆卸止推轴承;
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  ④用液压专用具拆卸止推盘。
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  作业要点:
 
  ①止推瓦拆卸前要注意两道O型圈的位置,并注意仪表线的穿出孔位置,止推瓦的背部有调节垫片,用螺丝固定于止推瓦背部。通过调节这个垫子的厚度,可以完成轴窜量的调节。
 
  ②拆卸下来的止推瓦要标明主副以及每个瓦块所处的位置,以便回装时不出现错误。
 
  ③止推瓦取出后,还需测一次轴窜量,这个窜量是转子在内筒体中的总窜量,是安装机械密封时,机封定位的标准(即转子位于内筒体正中间时,锁机封)。
 
  ④止推盘拆卸前,测量止推盘距离轴头平面的距离“C”,这个数据是回装时判断止推盘到位与否的参照。
 
  (6) 拆卸径向轴承
 
  用抬轴法(可倾瓦)配合塞尺测量径向轴承间隙,然后拆除径向轴承;注意径向轴承一旦拆除后,不允许进行盘车,否则各级气封会受到损害。
 
  (7) 拆卸干气密封
 
  用专用干气密封拔具工具拆除两端干气密封。如下图:
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  (8) 更换转子芯包
 
  本次检修为整体更换内缸机束,用专用的吊装工具把新机束壳吊装到安装平台上,掉出新转子芯上壳体,对壳体隔板、气封及油封部件进行检查,用清洁剂清洗部件防锈油。
 
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  3.3 机组的回装
 
  机组的回装过程为拆卸过程的逆过程,详细可参考机组的拆卸过程,其回装的流程如下:
 
  隔板和气封间隙的检查→转子的安装→轴封的安装→轴承(径向轴承、推力轴承)的安装→测温探头的回装→机束上盖的回装→内缸机束总装件的回装→测振、位移等探头的回装→联轴器回装及找正→仪器仪表及管线的恢复
 
  在回装时要注意各主要关键部件装配的质量控制,确保回装的质量。
 
  4、合成气压缩机检修主要的质量控制要点
 
  (1) 对所有拆卸或更换的装配件进行全面检查,不得有型砂、颗粒、焊豆、飞边、毛刺、铁屑、油污、污物、灰尘等及磕碰划伤现象,尤其是转子轴上的测振区。
 
  (2) 将所有装配件全面彻底地清理干净,尤其测振区、轴颈必须保护好。
 
  (3) 机组各零部件装配间隙的质量控制
 
  为了保证机组装配的质量,在进行机组各部件安装时,要严格控制好各零部件的装配间隙。本压缩机组主要的零部件装配间隙有:叶轮口环迷宫式密封间隙、级间迷宫式密封间隙、平衡盘迷宫式密封间隙、油封、径向轴承间隙和推力轴承轴向间隙。因此,在检修时做为重点的质量控制点进行控制和调整。
 
  ①上、下壳叶轮口环及级间迷宫密封等间隙测量,要求间隙符合标准。
 
  下机壳的密封间隙用长塞尺测量间隙,保证密封间隙均匀,如下图所示:
 
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  上汽封一般用贴医用胶布法测量与压铅丝法测量间隙,如图所示:

 
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  A.压铅丝法测量间隙。
 
  根据间隙的大小选择合适的铅丝。铅丝粗细必须比密封间隙要大一些,压完铅丝必须确认压出痕迹。
 
  B.贴胶布,盘转子测量间隙。
 
  用胶布测量上机壳口圈密封、轴封间隙。盘转子一周,检查胶布接触痕迹不能过重,轻微接触即可。上机壳下落时,注意密封、隔板与转子之间的相对刮碰,胶布要错开,不能重合。
 
  ②隔板的检查:用塞尺检查各级隔板定位面间隙,要求间隙符合标准。
 
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  ③密封与隔板、隔板与内机壳中分面水平打表测量
 
  确认密封及上下隔板中分面打表值之和小于0,检查密封与隔板中分面间符合要求。打表值代数和大于0会造成密封隔板变形,机组窜气,无法合箱。
 
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  (4) 干气密封的回装控制点
 
  本次大修更换干气密封组件,干气密封安装是机组检修非常关键的质量控制点,其安装质量关系到以后机组长周期生产运行。其安装作业要点如下:
 
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  ①由于密封筒体的性能与旋转方向有很大关系,在安装前,应确认轴的旋转方向与密封的结构相吻合。
 
  ②检查转子轴和密封腔表面没有任何毛刺或缺口,清洗干净密封将要装配到其中的整个部位,并根据需要进行修整。
 
  ③测量转子与压缩机机壳之间的轴向相对位置,作为密封的安装基准。
 
  ④在密封安装之前,对密封筒体进行试转,以尽量避免次级密封组件的“悬空”状况,导致密封一开始就有较大的泄漏。
 
  ⑤给内“O”形圈轻轻涂上硅基润滑脂,在机轴和轴套腔内轻轻涂上一层抗咬结膏。
 
  ⑥将密封筒体放入密封腔,用专用的压具板将密封筒体均衡地顶到压缩机中,将密封筒体压入到底,直至定位环和压缩机壳体之间形成金属与金属间的接触面。
 
  ⑦安装定位块。
 
  (5)支撑轴承、推力轴承的间隙或调整质量控制点
 
  支撑轴承和推力轴承的间隙是机组检修关键的质量控制点,在拆卸和安装时都需要测量支撑轴承和推力轴承的间隙。
 
  1) 支撑轴承的间隙测量
 
  用抬轴法(可倾瓦)或压铅法配合塞尺测量径向轴承间隙,符合设计要求。
 
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  2) 推力轴承的间隙测量
 
  用推轴法测量推力轴承间隙,将百分表表座固定在泵头端面,百分表指针垂直指向驱动端轴头端面,窜动转子,使转子轴朝推力轴承方向移动到其行程的终点,将千分表的指示设定到零,将转子轴朝驱动端方向移动到其行程的终点。此时千分卡指示器上的读数值就是其轴向间隙的总值,即轴向总窜量,符合设计要求。
 
  3) 推力轴承垫整块的尺寸确定
 
  因本次检修为整体更换内缸机束(更换转子),转子要重新安装,因此要重新确定推力轴承调整垫的厚度尺寸,确定推力轴承的窜量符合设计要求,即保持推力轴承的运行间隙符合要求。
 
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  确定推力轴承调整垫厚度尺寸的作业要点:
 
  ①叶轮-喉管通道错合量及轴向间隙
 
  在未安装推力轴承,调整每片叶轮的错合程度,对转子进行轴向取中定位,使错合量达到尽可能优化的水平,如上表所示。
 
  ②调整垫的尺寸确定
 
  A.外侧推力轴承调整垫厚度尺寸的确定
 
  安装下半部分外侧推力轴承,不带调整垫,确认轴承靴完全紧靠在推力盘上,仔细地测量基底环背面到推力轴承外壳之间的间隙(间隙值1),则间隙值1就是外侧推力轴承调整垫所需的厚度,装上调整垫,回装外侧推力轴承。
 
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  B.内侧推力轴承调整垫厚度尺寸的确定
 
  使推力盘紧靠外侧推力靴,安装下半部分的内侧推力轴承,不带调整垫,使推力靴紧靠推力盘,测量内侧推力轴承基底环和外壳座合面之间的间隙(间隙值2),则内侧推力轴承调整垫的厚度是间隙值2减去推力轴承运行总间隙的设计值。
 
  (5) 联轴器对中找正
 
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  机组安装完成后,联轴器对中找正是机组检修的关键质量控制节点,本次检修在冷态下采用激光对中仪进行对中找正。联轴器对中找正的质量控制值如下表:
 
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  5、结语
 
  综上,通过本次合成气压缩机的大修过程,总结出了离心式压缩机组检修的步骤程序及检修质量控制要点,重点阐述机组检修前的准备工作、检修方案的编制和审批、技术交底,检修步骤及检修过程质量控制要点,对指导离心式压缩机组的大修有一定的现实指导意义。
 
  参考文献
  [1] 中国石油化工集团公司,中国石油化工股份有限公司.《石油化工设备维护检修规程 第三册 化工设备》.北京:中国石化出版社,2004
  [2]中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册 第四版(上下册).北京:化学工业出版社,2009.6.
  [3]王福利. 石油化工厂设备检修手册 压缩机组.北京:中国石化出版社,2007
 
  作者简介
  石芝锋 ,过程装备与控制工程专业,本科学士,工程师,现就职于广西华谊能源化工有限公司,任设备工程师。在石油化工、煤化工及燃气行业从事设备专业技术管理工作近10年,曾就职于中国燃气、广西钦州泰兴石油化工有限公司。
 

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