GT123L3K1型空压机 二级进气温度 高报 故障分析与处理

GT123L3K1型空压机 二级进气温度 高报 故障分析与处理

胡振松、杨国裕

广西柳州钢铁集团有限公司 广西 柳州 市 545002

摘要：GT123L3K1型空压机是Atlas Copco公司三级离心式空压机。2019年7月26日，该空压机二级进气温度过高触发报警，对制氧机组的安全、稳定运行构成了严重威胁。文章主要介绍了该故障的分析、攻关、处理措施和效果。

关键词：空压机；中间冷却器；进气、温度；故障

1、空压机简介

该型为三级离心式空压机，生产厂家为Atlas Copco公司，，一级、二级压缩后的空气经过中间冷却器进行冷却，然后经第三级压缩后进入空气冷却塔中与水进行热交换冷却后进入空分系统。该型空压机加工空气量：212000Nm3/h，末级出口压力：0.62（MPa A），级间采用两组组外置式板翼管型中间冷却器，具有宽大的冷却面积，管程走水，壳程走气。

2、故障现象

该空压机至2012年投产以来，运行基本正常，随着环境温度的变化，二级进气温度维持在20℃～35℃。2019年7月26日20:56分，二级进气温度突然出现高报故障（报警值50 ℃），最高达到53.36℃（跳车值60℃），二级排气温度一度达到115.9℃（跳车值120℃），逼近联锁跳车值，严重威胁到了空压机的安全、稳定运行，必须针对故障现象分析故障原因，并提出适当的处理措施，降低二级进气温度，保证设备运行安全。

3、故障原因分析

根据该空气压缩机的结构、温度测点的分布、冷却水管的布置及冷却器的结构特点，二级进气温度高主要有以下几个方面的原因：

3.1、 测温探头故障

由于该型空气压缩机的二级进、排气温度探头安装于二级的进、排气管道上，该位置工作环境温度高，并伴随一定的震动及气流冲刷，会对检测原件温度探头的有效性、寿命等造成一定的影响，导致温度探头测温不准确造成故障发生，故必须对测温探头进行检查确认。经仪控专业人员对二级进气、排气测温探头进行检测，测温探头正常，测温数据准确。

3.2、循环冷却水处理系统故障

结合该型空气压缩机的气路流程分析，一级压缩出来后的空气能达到130℃左右，然后经过中间冷却器与循环冷却水进行热交换降温后进到二级进口，如果循环冷却水处理系统发生故障，风机无法正常运行，导致供给空气压缩机中间冷却器的循环水温度过高，也会导致故障的发生，故需要对循环冷却水处理系统进行检查确认。根据查看循环冷却水处理系统DCS的运行记录，该系统运行正常，发生故障时，循环冷却水水的供水温度基本保持在30℃左右，未出现明显的波动。

3.3、一级中间冷却器循环冷却水量不足

造成级中间冷却器循环冷却水量不足的原因主要有3个：（1）空气压缩机总的循环冷却水量不足。空气压缩机循环冷却水系统进水总管与回水总管处设有一旁通阀，如果该阀门打开或密封有问题发生内漏，则会造成循环冷却水从进水总管走短路泄漏到回水总管，导致通过空气压缩机中间冷却器的循环冷却水量不足，造成冷却效果差。检查该空气压缩机循环冷却水系统进水总管与回水总管处的旁通阀，该旁通阀为蝶阀，阀芯处于全关状态，无泄漏。（2）由于两个中间冷却器的进水、回水阀门的开度不一致，进入到两个中间冷却器的循环冷却进水出现偏流，导致一级中间冷却器通过的循环水量不足。检查两个中间冷却器的进水、回水阀门均为全开状态，开度基本一致。（3）一级中间冷却器管程有冷却塔填料碎片、淤泥、积垢等，造成通过管程的水流量不足，换热效果差。拆下一级中间冷却器循环冷却水进水管及回水管上的膨胀节，检查中间冷却器管程，未发现有冷却塔填料碎片、淤泥、积垢等。（4）、管束与管板胀接处或管束发生泄漏，循环冷却水大量漏到气侧，导致循环冷却水水量不足。打开中间冷却器的排水阀，未发现有大量的水排出，基本可排除管束与管板胀接处或管束发生泄漏的可能。

3.4、一级中间冷却器故障

根据经验判断，中间冷却器发生故障主要有以下几种：（1）根据查阅图纸，该型空气压缩机配套的中间冷却器，热空气侧与冷空气侧主要是靠氟橡胶密封胶条进行密封，由于从2012年投产至今，已连续运行近7年，氟橡胶密封胶条长期在高温潮湿的环境中发生老化失效，导致大量热空气走短路窜入到中间冷却器冷空气侧。（2）中间冷却器进水、回水侧封头密封垫失效，导致循环冷却水直接从进口走短路回到回水管，冷却水与热空气换热不充分。（3）中间冷却器翅片长年受热气流冲刷，导致翅片破碎，换热面积大幅减小造成冷却效果下降。根据以上分析，对一级中间冷却器与该空气压缩机二级进口连接的短管拆除，进入到冷却器壳体里面进行仔细检查，发现靠冷却器入口处附近的氟橡胶密封胶条已经严重老化，并被气流吹断缺失，同时还发现该处的冷却器冷热端碳钢隔板也被气流吹裂变形，形成约1000mm*600mm的缺口，导致大量热空气通过缺口走短路进入到冷却器冷端，未能与冷却水进行充分热交换，使得一级中间冷却器换热效果大幅降低。

4、处理措施及效果

通过对故障原因的仔细研究分析，可以判定，一级中间冷却器的冷热端氟橡胶密封胶条严重老化缺失及碳钢隔板出现缺口导致大量热空气走短路，造成一级中间冷却器换热效果大幅降低，是该空压机二级进气、排气温度高报故障的主要原因。故针对该主要原因，立即组织人员进行攻关，制定了详细的检修技术方案，根据方案采取如下处理措施：

4.1、将空压机一级出口与中间冷却器连接的膨胀节拆除，并用鼓风机向冷却器壳体内鼓风，使空气充分流通，确保作业人员的安全。

4.2、将吹裂变形的中间冷却器冷热端碳钢隔板进行整体割除，然后用相同材质、规格的新板材，根据割除隔板的尺寸进行下料，再用折边机对板材进行折边，使折边角度与原来隔板的角度一致，并在折边上进行钻孔，以便安装密封胶条。

4.3、将制作好的新隔板补焊到中间冷却器的隔板缺口处。由于隔板只有6mm厚，为了保证新隔板补焊过程中不产生热变形，需严格控制焊接的速度，不让隔板的温升过高。

4.4、隔板补焊好后，在焊缝位置每隔20mm增加筋板进行加强，防止气流冲刷再将隔板吹裂。

4.5、更换已经严重老化的密封胶条，同时用不锈钢扁钢压条及不锈钢螺栓，将密封胶条压牢在隔板上，确保中间冷却器芯子与隔板能有效密封，冷热端气流不短路。

4.6、清理干净中间冷却器内的检修工具及杂物，检查确认后回装气路管道。

严格按检修技术方案检修完成后，于2019年7月29日启动该空压机，达到正常运行工况后，二级进气温度降到了32.6℃，排气温度降到了83.2℃，其他各项运行参数正常，检修效果明显，达到了预期目标，故障得到了有效排除。

结束语

本次GT123L3K1型空压机二级进气、排气温度高报故障主要是由一级中间冷却器密封胶条严重老化缺失，使得冷热端碳钢隔板在一级出口的位置与冷却器芯子顶部出现悬空，然后在气流长期冲刷的作用下产生疲劳断裂、变形形成缺口，热空气大量走短路，影响中间冷却器换热效率造成的。通过故障分析及处理，让我们更加深入的了解中间冷却器的检修维护要点，保障设备的安全稳定运行。