重整增压氢压缩机GB302D活塞杆断裂原因分析及对策.pdf
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1、书书书故 障 分 析 年 期(总第 期)重整增压氢压缩机 活塞杆断裂原因分析及对策黄子超,薛成宝(中国石化扬子石化芳烃厂,江苏 南京 ;沈阳申元气体压缩机有限责任公司,辽宁 沈阳 )摘要:针对重整氢压缩机活塞杆断裂的情况,分析其断裂原因,提出改进措施,对比改造前后压缩机组运行可靠性,说明压缩机活塞杆的改造取得了较好效果。关键词:重整;氢气;压缩机;活塞杆;改进中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期:,(,;,):,:;引言重整装置是炼油化工企业的核心装置,其主要目的是以石脑油等为原料生产高辛烷值汽油组分或芳烃基本化工原料,同时提供大量廉价的氢气。某石化公司 重整装置采用的是美国 公司开
2、发的第一代连续重整技术,原设计为 万 ,年改造后扩大到现在的 万 (年运行时间按 计)。重整装置副产氢增压后,与重整生产油再接触,经过深冷提纯、脱氯、碱洗后,供其他装置使用。为往复压缩机,用于对重整氢进行增压,一旦该机组出现故障,将直接影响装置氢气系统,进而影响其他用氢装置的安稳生产。机组概况 为芳烃厂 重整装置增压氢压缩机机,该机组于 年月技改增设,型号 ,为两级四缸、卧式、对称平衡往复活塞压缩机,具体工艺参数见表 。故 障 分 析 年 期(总第 期)表 技术参数介质 约 烃一级进气温度 轴功率 一级排气温度 打气量 二级进气温度 转速 二级排气温度 行程 一级压缩比 一级进气压力 (表压)
3、二级压缩比 二级进气压力 (表压)容积比 一级排气压力 (表压)活塞直径 (一级)(二级)二级排气压力 (表压)制造厂商 活塞杆断裂 年 月 日凌晨 :,当班班组发现 机发出异响,遂果断停机,并安排泄压等工艺处理。停机后,立即对该机组进行检查,发现外侧二级缸活塞杆在与十字头连接法兰盘锁紧螺母螺纹根部处断裂。曾于 年出现过一次活塞杆断裂故障,断裂部位与此次故障基本相同。活塞杆断裂原因分析故障发生后,在组织机组进行抢修的同时,扬子石化芳烃厂立即组织召开专题会,回顾了该机组日常维护与定期检修过程,对故障原因进行分析。在确定活塞杆材质及加工质量无明显异常的基础上,明确了从活塞杆设计的安全性方面对断裂原
4、因进行分析。活塞杆特征 一、二级活塞杆材质均为 ,杆径均为 ,表面采用高频淬火处理,两端与活塞及十字头相连,其中,活塞杆与十字头的连接,首先通过液压螺栓将活塞杆与法兰盘固定在一起,然后将法兰盘与十字头进行螺栓连接。活塞杆安全系数复核针对断裂活塞杆应力水平及紧固螺纹进行了重新核算,结果如下。针对活塞杆弹性杆部分预紧力核算及与安全系数的对比()弹性杆部分预紧力()(注:分别是压力体受力面的外径与内径,为打压压力)()弹性杆部分杆受应力 (注:为活塞杆弹性部分直径)()运转时应力幅受压件法兰、锁紧螺母压缩量 (注:是受压件长度,是受压件截面积)弹性杆部分伸长量 (注:为活塞杆弹性部分小径 大经;分别
5、是 杆段长度)应力幅 (注:为该机组杆载荷)()运转时应力(弹性杆)但是在实际运行过程中,杆尾端细杆处受力应远比 更大。按材料的屈服极限(最小)应保留 倍安全系数 从以上计算得出,该活塞杆预紧力过大造成屈服强度安全系数偏低。针对紧固螺纹分析在 机组抢修的过程中,我们重点关注了活塞杆部分的伸长量,发现活塞杆在打压至 (根据核算打压压力从 调整至故 障 分 析 年 期(总第 期),并加长弹性杆长度和加厚锁紧螺母厚度)时伸长量为 ,锁紧螺母再泄压后,弹性杆回弹 ,伸长量剩余 。根据弹性杆受力和柔度计算弹性杆部分柔度 (注:为该材料弹性模量;为活塞杆弹性部分小径 大经;分别是加长弹性杆后 杆段长度)以
6、 打压压力为准核算预紧力:()(注:分别是压力体受力面的外径与内径)因此尾端弹性部分伸长量因为 实际伸长量与核算结果 不符,说明螺纹变形较大,强度不够,易在应力集中处产生裂纹。综合 个部位应力核算,可以判定 外侧二级缸活塞杆断裂的原因是由于活塞杆原有弹性部分设计屈服极限安全系数偏低,紧固螺纹强度不足,在往复压缩机固有的交变载荷的长期作用下,共同形成了最终的疲劳断裂。处置措施根据核算结果,讨论认为,要对一、二级活塞杆结构实施改进以提高机组的本质安全。方案的确定受制于压缩机中体的空间尺寸,要提高活塞杆弹性部分屈服极限安全系数以及紧固螺母相应螺纹的强度,现有活塞杆的弹性部分已没有改造余地。因此,选择
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