過濾器應用的兩起典型故障分析

　　1　概述
　　離心壓縮機機械密封的供氣系統、軸承供油系統、往復式柱塞泵軸瓦及軸承的供油系統以及轉動設備流體進口的攔截裝置等,都需要裝設過濾器。過濾器種類繁多,有纖維體的,也有金屬網的。根據設備對潤滑介質要求的不同,過濾器分為精濾器和粗濾器兩種。精濾器一般應用在設備摩擦副所需的氣體或液體潤滑劑中,要求的過濾精度高,且設備往往高速、高壓、重載,一旦不慎,引起的后果嚴重;粗濾器一般應用在泵等轉動設備的流體進口管道中,起攔污、攔雜作用,保護設備本體不受大的雜物干擾。應該說,過濾器是一種輔助裝置,在實際應用中,根據設備對流體介質的精度,選定網目,根據現場壓差表的情況決定是否更換濾芯,運行中的安全是有保障的。
　　但是精濾器濾芯一般是由石棉纖維纏附在鋼板卷制的加強網上,具有很強的方向性,如果流體從反向導入,會將石棉等纖維吹到摩擦副里面,引起摩擦副的破壞;粗濾器為了阻滯雜質,并將雜質沉淀,也設計有方向性,一旦方向裝反,會引起流體不規則斷流,設備本身及后續主體設備潤滑可能受到影響。正是因為過濾器的這種方向性,才出現了現實中的安裝錯誤。重慶建峰化肥有限公司過濾器的應用相當普遍,開車以來,過濾器或多或少出現過一些問題,但從安裝的角度出現問題有兩起,一是二氧化碳壓縮機高壓缸密封氣的過濾器故障,二是尿素合成塔供料小氨泵曲軸箱循環油的過濾器故障。本文從這兩起故障的現象入手,具體分析產生問題的原因,通過對兩起典型故障的分析,提高在大型裝置過濾器等設備維護方面的能力。
　　2　尿素裝置運行中的兩次典型故障
　　2 1　二氧化碳壓縮機高壓缸密封系統故障
　　二氧化碳壓縮機是意大利新比隆制造的離心壓縮機,蒸汽輪機驅動,四段兩缸,一、二段組成低壓缸,由蒸汽輪機直接驅動,設計轉速8400ｒ/ｍｉｎ;三、四段組成高壓缸,動力由低壓缸轉子通過齒輪增速箱傳給高壓缸轉子,設計轉速12300ｒ/ｍｉｎ;進口氣體壓力0 2ＭＰａ,出口氣體壓力17 6ＭＰａ,來自合成界區脫碳系統的ＣＯ2經該壓縮機送尿素合成塔合成尿素。
　　低壓缸為橫向半剖結構,型號2ＭＣＬ527,軸端密封為三級梳齒迷宮密封。高壓缸為縱向封頭端蓋結構,型號2ＢＣＬ306/Ａ,軸端密封采用梳齒密封與ＪｏｈｎＣｒａｎｅ28ＡＴ機械密封組合。三段軸封用兩級迷宮密封加1套機械密封,四段軸封用三級迷宮密封加1套機械密封。迷宮密封與機械密封之間通入密封氣,密封氣是高壓缸四段出口經孔板減壓后的ＣＯ2氣體,該氣體經過濾器過濾,提供28ＡＴ機械密封正常運行所必須的壓力和流量。工藝流程見圖1。


　　此流程的關鍵在于保證28ＡＴ機械密封形成氣體動壓潤滑,形成動壓潤滑除了摩擦副的特殊結構及一定的轉速外,流體的流量、壓力、含水量、雜質等也是影響機械密封正常運行的重要因素。28ＡＴ機械密封的特點是動環表面有12條鍥形淺槽,在一定轉速下,密封氣進入淺槽形成自泵作用,將機械密封動靜環推開,形成一層3μｍ的氣膜,保護動靜環不受接觸磨損。一旦氣膜不能形成或被破壞,在高速轉動下動靜環的接觸摩擦會瞬間產生大量的熱量,使動靜環熱裂破壞。
　　裝置建成投產以來,二氧化碳壓縮機高壓缸總體運行良好。但在1995年后陸續出現了一種怪現象,在開車特別是系統跳車后重新開車時機械密封容易損壞。具體表現為機組轉速升到6800ｒ/ｍｉｎ,密封氣Ｎ2改投ＣＯ2不久,或轉速達到正常負荷轉速后不久,轉子振動劇烈增大,密封氣放空管冒煙,排放增多。解體檢查發現,機封靜環已遭粉碎性破裂,同時在密封腔內發現有過濾器濾芯的石棉纖維,更換機封和密封氣重新吹掃后,開車正常。
　　2 2　三柱塞臥式往復泵曲軸箱油冷系統故障
　　三柱塞臥式往復泵是2002年實施的1臺技改設備,為了解決裝置負荷增加引起高壓氨泵振動增大而提出的,由上海大隆機器廠生產。設計上曲軸箱的油冷系統,包括1臺Ｙ型過濾器,1臺齒輪油泵,1臺冷卻器和2臺(運行中切換使用)纖維過濾器,流程見圖2。


　　由于運行時曲軸箱曲軸與軸瓦的摩擦,循環油中會含有少量鐵屑,同時循環油路也可能給油帶來銹渣并產生因連接松動等原因意外帶來的螺栓、墊片等雜物,引起齒輪泵的損壞。所以油冷系統中設計了2種過濾器,金屬網狀的Ｙ型粗濾器和非金屬的纖維精濾器。Ｙ型過濾器設計在齒輪泵的前端,清除油中的大顆粒雜質,保護齒輪泵;精濾器設計在曲軸箱回油口,進一步清除油內雜質,滿足曲軸箱曲軸與軸瓦磨合要求。
　　該泵竣工驗收后,斷斷續續運行了一段時間,油冷系統沒有出現過大問題。但在2003年6—7月連續運行中,油冷系統卻出現了不正常現象,間斷出現管道的大幅振動,同時伴有油路的異常聲音,油壓表顯示大幅波動。這種狀況一般持續十幾分鐘,不到1ｈ又重復出現。通過壓力表等處排氣也不能解決問題,給該泵的穩定運行埋下了一個危險的隱患。