概述

在國民經(jīng)濟的許多領(lǐng)域中，特別是石油、化工、制冷、動(dòng)力、采礦和冶金等工業(yè)中為了提高工藝氣體的壓力和輸送氣體而廣泛使用壓縮機。在各類(lèi)壓縮機中，軸流式壓縮機具有效率高、流量大、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)，故在大型石油煉制企業(yè)中，催化裂化單元再生器燒焦所需風(fēng)量大而壓力不高，大多選用軸流式壓縮機。但軸流式壓縮機也存在穩定工作范圍較窄、對工質(zhì)中的雜質(zhì)敏感、葉片易受磨損等缺點(diǎn)，所以為了保證軸流式壓縮機組安全可靠運行，要配置高精度的空氣過(guò)濾器來(lái)滿(mǎn)足機組對壓縮氣體的要求。

1.軸流風(fēng)機的特性

（1）軸流風(fēng)機入口空氣的溫度、濕度變化對流量的影響符合氣體狀態(tài)方程。實(shí)際生產(chǎn)中，其變化值也可參考機組喘振線(xiàn)的標定數據進(jìn)行對比印證。

（2）由于軸流風(fēng)機主要是依靠葉柵的擴壓作用來(lái)提高氣體壓力，氣流沖角對葉柵的性能非常敏感。在實(shí)際應用中，一般通過(guò)改變靜葉柵角度（即通常所說(shuō)的靜葉角度）來(lái)改變氣流沖角，從而使機組的風(fēng)量發(fā)生變化來(lái)調節風(fēng)量，達到在滿(mǎn)足工藝要求的前提下降低動(dòng)力消耗。

（3）軸流風(fēng)機動(dòng)靜葉片的葉型決定了葉柵的級壓比和效率，決定了風(fēng)機的整機性能。目前軸流風(fēng)機的動(dòng)靜葉片大多為三元流設計，整機效率較高。但由于精度較高，若外部干擾因素造成葉片損傷或者葉片結垢即葉型發(fā)生了改變，那么壓縮機的壓縮比和效率就會(huì )下降，葉片的結垢問(wèn)題還會(huì )造成軸流風(fēng)機的操作范圍變窄，在極端情況下會(huì )影響到軸系的動(dòng)平衡而造成停機事故。

2.風(fēng)機流量異?，F象分析

2013年1月～2月份長(cháng)期持續霧霾天氣，洛陽(yáng)分公司1#催化裂化裝置為再生器燒焦供風(fēng)的靜葉可調式軸流風(fēng)機（工藝編號：3#主風(fēng)機組）在靜葉幾乎全開(kāi)的狀態(tài)下風(fēng)量日趨變小，且每天伴隨著(zhù)氣溫的變化，風(fēng)量波動(dòng)幅度超過(guò)正常值。為了防止機組喘振，不得不降低風(fēng)機出口壓力來(lái)控制機組的喘振余量，從而導致再生器的壓力過(guò)低，燒焦效果變差，產(chǎn)品分布惡化，裝置指標和經(jīng)濟效益下降。若機組工況進(jìn)一步惡化，很可能造成裝置大幅降量甚至緊急停工。

為了判斷機組運行工況的變化趨勢，對機組入口溫度、流量、靜葉開(kāi)度和出口壓力等主要參數從1月份至2月初的運行趨勢進(jìn)行了匯總分析，在入口溫度0～10℃變化范圍不大的情況下，1月19日前入口風(fēng)量平均值大約為2450Nm3/min，2月初逐步下降至平均2350Nm3/min。1月19日前風(fēng)機出口壓力能夠維持在0.23MPaG，隨后即使不斷開(kāi)大靜葉角度，風(fēng)量沒(méi)有上升反而下降，2月初逐步降至0.2～0.21MPaG。這說(shuō)明和正常情況相比，開(kāi)大靜葉角度對風(fēng)量的提高已經(jīng)失效，在靜葉角度保持接近全開(kāi)的情況下，風(fēng)量和出口壓力均出現了大幅下降的現象。從整機性能來(lái)講，風(fēng)機的能力嚴重下滑。

在氣溫變化較快和靜葉微調時(shí)，風(fēng)量出現了突降突升的異常趨勢。通過(guò)軸系的監測數據發(fā)現主風(fēng)機的振動(dòng)值也出現較小范圍的波動(dòng)，以出口振動(dòng)值變化較明顯。這說(shuō)明外部因素已經(jīng)嚴重干擾到風(fēng)量的穩定。但風(fēng)量的突降之后能夠迅速恢復，就比較難以理解。若是動(dòng)或（和）靜葉片結垢造成葉片的葉型改變。則風(fēng)量的突降之后迅速回升較容易理解，但結垢能否造成風(fēng)量的幅度突降突升需要進(jìn)行考證。

3.機組檢修及主因確認

通過(guò)以上分析，雖然無(wú)法最終確認原因，但無(wú)論是靜葉調節系統的問(wèn)題還是葉片結垢的問(wèn)題都需要停機檢查和檢修，因此在做好備用的1#主風(fēng)機組試運工作后，于2013年5月14日將3#主風(fēng)機組切至1#主風(fēng)機組運行。隨后，在3#主風(fēng)機組無(wú)負荷的情況下對靜葉調節機構進(jìn)行調試，調試結果為能夠在正常范圍內動(dòng)作，但存在動(dòng)作滯后的現象。次日對3#主風(fēng)機組進(jìn)行解體檢修。

3.1 機組解體檢查情況

（1）入口導葉和一、二級靜葉結垢較為嚴重，尤其是一級和二級靜葉的迎風(fēng)面結垢非常厚且表面凹凸不平，靠近機組里側比外側結垢嚴重。從流動(dòng)特性來(lái)分析，由于機組外側氣流的圓周速度較高，故外側結垢較??；在靜葉接近全開(kāi)位置時(shí)，由于迎風(fēng)面結垢較厚且表面凹凸不平，導致氣流在葉弧處的正沖角度不一致，導致氣流旋渦的產(chǎn)生，流動(dòng)方向較為發(fā)散，形成二次流，造成風(fēng)機能量損失加大，效率下降和風(fēng)量的劇烈變化。由于存在多級動(dòng)靜葉片，故存在疊加放大的作用，但以端部基元級即第一級最為嚴重。因此，從葉片的原始葉型和目前的葉型對比來(lái)說(shuō)，原始的動(dòng)靜葉片均為三元流設計，葉片呈現較為完美的流線(xiàn)型弧線(xiàn)。而葉片結垢后葉片的弧線(xiàn)將不在是光滑的圓弧過(guò)渡或者說(shuō)不是流線(xiàn)型。當氣流沖角發(fā)生變化并且在葉弧處的沖角不一致時(shí)氣流的流動(dòng)方向發(fā)生了較大改變，表現出風(fēng)量的劇烈變化。

（2）一級動(dòng)葉受力面的結垢比葉背弧結垢嚴重，受力面的葉根結垢嚴重，葉頂則基本沒(méi)有結垢，同樣說(shuō)明了因機組外側即葉頂的線(xiàn)速度較高，故越靠近葉根則結垢越嚴重。同時(shí)由于受力面存在較大的正壓力，高速行進(jìn)中的黏性物質(zhì)黏結在在葉片的受力面上，而葉背弧正壓力要小得多而僅是在正沖著(zhù)氣流的葉片邊緣上附著(zhù)。由于動(dòng)葉片與氣流之間的相對速度要比靜葉片與氣流之間的相對速度大，故靜葉片要比動(dòng)葉片結垢嚴重得多。

（3）靜葉片的轉軸處也存在積灰或結垢現象?？紤]到3#主風(fēng)機組從1989年投用至今，靜葉片轉軸處的石墨軸承一直沒(méi)有更換過(guò)，因此將轉軸和石墨軸承解體，發(fā)現石墨軸承存在磨損導致轉軸和石墨軸承之間存在縫隙，超過(guò)允許值，從而為灰塵和水汽的侵入創(chuàng )造了條件。隨著(zhù)濕灰塵長(cháng)時(shí)間的沉積導致靜葉活動(dòng)不靈敏。

通過(guò)以上檢查情況和分析判斷，可以確定：導致風(fēng)量異常波動(dòng)、壓縮機壓比下降、效率降低的主要原因是動(dòng)靜葉片結垢。

3.2 結垢物質(zhì)化驗分析情況

對結垢物質(zhì)進(jìn)行取樣，在化驗分析時(shí)考慮到周邊環(huán)境大氣中可能產(chǎn)生的污染源和化驗分析的方法，以確認有機物和無(wú)機物的比例為目標進(jìn)行化驗?；灲Y果顯示，結垢物質(zhì)中90%以上的成分能夠燃燒，殘留的灰分小于10%。因此，根據企業(yè)生產(chǎn)性質(zhì)和周邊環(huán)境推斷：結垢物質(zhì)中存在微小的焦粉、煤粉、重質(zhì)油氣等有機物，同時(shí)存在少量無(wú)機物粉塵。

4.結語(yǔ)

為了避免出現同類(lèi)事故，應從檢修質(zhì)量、入口過(guò)濾器維護和環(huán)境治理等方面做好防范措施：

（1）機組檢修時(shí)應盡可能將機組入口管道、機組內部構件清洗干凈，確保動(dòng)靜葉片上沒(méi)有污垢。

（2）檢修時(shí)確保各運行機構動(dòng)作靈敏到位，同時(shí)盡可能提高動(dòng)靜葉片本身的光潔度，降低固體顆粒附著(zhù)的機率。

（3）空氣入口過(guò)濾器的過(guò)濾精度要適中并提高過(guò)濾效率，減少固體顆粒的攜帶量。當遇到霧霾天氣時(shí)，應及時(shí)更換過(guò)濾器濾芯，不得犧牲過(guò)濾效果來(lái)提高風(fēng)量。

（4）加強周?chē)h(huán)境污染的治理工作，減少大氣中顆粒物的含量。