隔膜壓縮機金屬隔膜故障原因分析及對策

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1、萬方數據·76·柳樹2010年增刊總第37卷隔膜壓縮機金屬隔膜故障原因分析及對策唐學敏(上海石油化工股份有限公司塑料事業(yè)部，上海200540)麓要：金屬隔膜是隔膜壓縮機的關鍵元件，隔膜的使用壽命關系到壓縮機的長周期運行時間。以聚丙烯中試環(huán)管裝王丙烯回收壓縮機為例。從壓縮機工況、壓縮機液壓油系統(tǒng)以及金屬隔膜材料等方面尋找隔膜壓縮機隔膜故障的原因，并從油溫控制、工況優(yōu)化和隔膜片優(yōu)化方面探索延長隔膜壓縮機膜片壽命的方法。關鍵詞：隔膜壓縮機；金屬隔膜；原因分析；對策隔膜壓縮機的關鍵元件是隔膜片，它的往復運動直接對氣體做功，達到壓縮和輸送的目的。作為壓縮機中動作頻繁的組件，隔

2、膜材料要求具有較高的彈性極限和疲勞極限，以達到較長的使用壽命。但如果隔膜選型不當或在運行過程中操作不當，經常會發(fā)生隔膜破裂的現(xiàn)象。上海石化塑料部研究所聚丙烯中試環(huán)管裝置在丙烯回收過程中，使用一臺PPI公司5L一335235／U65型金屬隔膜壓縮機，主要用于丙烯氣的壓縮回收。該機為L型雙缸、兩級壓縮水冷式壓縮機。作為應用于化工裝置的隔膜壓縮機，其對安全的要求相對于一般隔膜壓縮機有更高的要求，根據中試環(huán)管裝置的特點，所選擇的壓縮機除了滿足日常工藝要求外，在安全上也做了更高的考慮。所選用的金屬隔膜組把工藝氣體與液壓油和潤滑油部分完全隔離開以確保壓縮氣體純凈。其結構如圖1所

3、示。“o”型密封環(huán)工藝氣片圖1PPI壓縮機三層隔膜結構圖1壓縮機隔膜故障分析該機自安裝使用以來，運行睛況基本正常，但由于聚丙烯中試環(huán)管裝置作為一套試驗裝置，壓縮機的開停車比較頻繁，同時由于試驗過程中，壓縮機隔膜所處的工況條件較為復雜，多年運行發(fā)現(xiàn)金屬隔膜的使用壽命僅為正常使用壽命的一半不到。特別是壓縮機二段壓縮隔膜的使用壽命相比較一段的使用壽命，明顯縮短；同時，壓縮機冬季油側隔膜破損率比夏季明顯升高。隔膜的頻繁破損導致試驗過程中經常需要停壓縮機進行檢修，給生產帶來諸多不利。從以下幾個方面分析了壓縮機隔膜過早破裂的原因。1．1壓縮機油溫過低壓縮機曲軸箱使用液壓油為SH

4、ELLTELLUS150，在冬季氣溫低于18℃時，液壓油的粘稠度較正常運行時要高很多。由于中試環(huán)管裝置是一套試驗裝置，裝置的開停車較一般的生產裝置頻繁，丙烯凹收壓縮機的開停車頻率較高。由于壓縮機未設有油溫加熱系統(tǒng)，在壓縮機啟動初期，由于液壓油溫度過低、油粘稠度過高，導致液壓油油壓過低，不能很快建立液壓油系統(tǒng)，在運行初期，膜片在壓縮氣體壓力的作用下。每個循環(huán)都緊貼孔板，形成撞擊，且在孔板上的導油孔處產生局部變形，這也勢必造成膜片在未到設計壽命之前而破裂。1．2壓縮機工作狀況作為丙烯回收壓縮機，其壓縮的介質主要是氣收稿日期：20lO一04—15作者簡介：唐學敏(1964

5、一)，上海人，本科，工程師，主要從事石油化工設備管理工作。憊張嘴獬啪萬方數據扔嬲2010年增刊總第37卷·77·相丙烯。但中試環(huán)管作為試驗裝置，在試驗生產的過程中，在催化劑體系的稀釋中大量地使用了正己烷、油脂等高沸點溶劑。由于這幾種溶劑都未參與反應，在回收過程中都進入了丙烯回收壓縮機。由于這幾種溶劑的飽和蒸汽壓比丙烯要低很多，其中最主要的溶劑正己烷的飽和蒸汽壓如表1所示。表1正己烷飽和蒸汽壓表溫度，oC勉fIl燕汽壓kPa304050607024．937．354．076．41066在以往的生產運行中，壓縮機的出口溫度控制在30～40℃，出口壓力控制在1600～180

6、0kPa。而正己烷在回收氣體中的摩爾分量達到1％一2一左右，根據氣體分壓理論，在原有的工作溫度和壓力下，正己烷非常容易液化，這也就導致了壓縮機二段膜腔內原來氣相的正己烷液化，對金屬隔膜產生液相沖擊，導致隔膜過早破損。1．3壓縮機隔膜材質壓縮機隔膜原采用特殊處理的301ss，其具有良好的機械性能，但其耐腐蝕性能相對要差一些，而在中試環(huán)管生產過程中，有少量的未反應的三乙基鋁等腐蝕性介質進入回收系統(tǒng)，這些都是對壓縮機隔膜的考驗。同時，由于當初所選擇的壓縮機隔膜的厚度較薄，僅為O．3mill，其強度相對差一點，而三乙基鋁與系統(tǒng)中微量的水反應產生微量的氧化鋁顆粒，對隔膜的強度

7、也是一種考驗。2壓縮機隔膜延長使用壽命的措施隔膜使用壽命是隔膜壓縮機的主要設計基礎，當壓縮機的機械設計、壓力和容積等性能均達到要求，金屬隔膜的壽命將決定壓縮機的可靠性，而影響隔膜壽命的關鍵因素主要有液壓油穩(wěn)定性、壓縮氣體性質以及隔膜材質等。針對以上分析的壓縮機隔膜過早破裂的原因，制定有以下幾項改造措施：2．1增加液壓油電加熱系統(tǒng)對壓縮機曲軸箱采用溫度開關控制電熱絲進行電伴熱，根據使用溫度環(huán)境決定是否使用油加熱，當冬天環(huán)境溫度低于18℃時，自動閉合開關對液壓油進行電加熱，高于60℃時，斷開伴熱開關，維持油溫在設定溫度范圍內，防止由于油壓過低產生的膜片撞擊破損。2．