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石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組安全運(yùn)行研究

文檔作者：陳宗華秦云龍梁曉剛張亞丁賈鵬林許適群周培榮文檔來源：天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院中國石油化工股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月06日
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石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組安全運(yùn)行研究
陳宗華3 　秦云龍　梁曉剛　張亞丁　賈鵬林　許適群　周培榮
(天華化工機(jī)械及自動(dòng)化研究設(shè)計(jì)院) 　(中國石油化工股份有限公司)
　　　摘　要　針對(duì)石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組事故的特點(diǎn), 介紹了石化行業(yè)大型離心
式壓縮機(jī)組事故的現(xiàn)狀、類型、機(jī)理、原因、特征、診斷、分析、處理、預(yù)防、預(yù)
測等, 從而為石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組的安全運(yùn)行提供極有益的幫助。
　　　關(guān)鍵詞　離心式壓縮機(jī)　石化　故障　事故　安全　運(yùn)行
0　前言
　　安全就是效益, 安全生產(chǎn)出效益, 因此安全生產(chǎn)是
發(fā)展社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。石化行業(yè)安
全生產(chǎn)更為重要, 因?yàn)槭袠I(yè)不僅產(chǎn)量大(且為連續(xù)
生產(chǎn))、產(chǎn)值高, 發(fā)生事故后造成的停產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失巨大,
而且石化行業(yè)生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜、工藝條件要求嚴(yán)格,
工藝介質(zhì)具有易燃、易爆、有毒、有腐蝕性等特性, 且
工作在高溫、高壓、超低溫、高真空度等環(huán)境下, 導(dǎo)致
石化行業(yè)容易發(fā)生事故, 且發(fā)生事故后容易造成設(shè)備
破壞、人員傷亡和環(huán)境污染, 經(jīng)濟(jì)損失極其嚴(yán)重。
　　石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組一般由大型離心式
壓縮機(jī)、驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)(或燃?xì)廨啓C(jī)、煙氣輪機(jī)) 及輔機(jī)
組成, 在化肥、乙烯、煉油、化工等石化行業(yè)屬于關(guān)鍵
動(dòng)力設(shè)備, 如大化肥裝置中的五大離心式壓縮機(jī)組、乙
烯裝置中的三機(jī)等[1～ 4 ]。這些大型離心式壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)
速高、流量大、功率大, 一旦因故障或事故停車, 就會(huì)
影響整個(gè)裝置的正常生產(chǎn), 給工廠造成重大經(jīng)濟(jì)損失
甚至人員傷亡。因此, 必須保證石化行業(yè)大型離心式壓
縮機(jī)組安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行。假若
出現(xiàn)故障或事故, 也應(yīng)及時(shí)診斷, 排除故障或事故原
因, 盡快恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行, 保證裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)。因
而深入開展石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組安全運(yùn)行研
究是非常必要的。
1　石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組事故的現(xiàn)狀[ 2～ 5 ] 　
　隨著科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 我國石化行業(yè)得到飛速
發(fā)展。截止目前, 我國已有2000 多家大中小型化肥企
業(yè)、3000 多家化工廠和100 多家大中型石化基地, 它們
幾乎遍布全國。尤其是近30 年來, 我國從國外引進(jìn)了
一大批成套生產(chǎn)裝置, 如30 多套300k töa 合成氨、6 套
300k töa 乙烯、6 套大型石油化纖生產(chǎn)裝置等。這些大
型石化裝置普遍采用離心式壓縮機(jī)做動(dòng)力, 以適應(yīng)大
流量、長期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等生產(chǎn)要求。隨著新廠開工和老廠
改擴(kuò)建的進(jìn)行, 安全事故頻頻發(fā)生, 有的甚至是爆炸、
人員傷亡等惡性事故。
111 事故類型
　　故障是指設(shè)備失去部分或全部功能的現(xiàn)象; 事故
是一種嚴(yán)重故障, 一般指設(shè)備完全喪失功能, 或?qū)е氯?
員中毒、傷亡等。石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組發(fā)生的
事故主要有葉片斷裂、圍帶斷裂、葉輪斷裂(甚至飛
出)、斷軸、中毒、灼傷、燃燒(著火)、爆炸等, 它們
很容易造成人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失。
112　事故特點(diǎn)
　　據(jù)統(tǒng)計(jì), 石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組發(fā)生的事
故主要存在以下特點(diǎn):
　　(1) 轉(zhuǎn)子發(fā)生的事故最多。如葉片斷裂、圍帶斷
裂、葉輪斷裂(甚至飛出)、斷軸等事故, 此外轉(zhuǎn)子劇烈
振動(dòng)或竄動(dòng)容易導(dǎo)致動(dòng)靜碰摩、泄漏, 并可能最終導(dǎo)致
轉(zhuǎn)子斷裂、燃燒、中毒、灼傷、爆炸等事故。
　　(2) 相同事故接連不斷, 甚至在同一臺(tái)設(shè)備上連
續(xù)發(fā)生多次。如葉輪因設(shè)計(jì)缺陷和制造缺陷導(dǎo)致葉輪
局部應(yīng)力集中, 極易發(fā)生疲勞斷裂。
　　(3) 設(shè)備缺陷造成事故的比例很大。據(jù)不完全統(tǒng)
計(jì), 因設(shè)計(jì)不當(dāng)、制造缺陷而發(fā)生的事故占全部壓縮機(jī)
組事故的一半左右。如法型大化肥裝置中合成氣壓縮
3 陳宗華, 男, 1965 年10 月生, 碩士生導(dǎo)師, 高級(jí)工程師。蘭州市, 730060。
《化工裝備技術(shù)》第 26 卷 第 2 期 2005 年 57
機(jī)組蒸汽輪機(jī)、二氧化碳?jí)嚎s機(jī)組蒸汽輪機(jī)的葉輪多
次、多地(南京、安慶、廣州) 發(fā)生葉片斷裂事故, 經(jīng)分析
主要是設(shè)計(jì)制造缺陷所致。
　　(4) 處理措施不力。任何事故發(fā)生前都表現(xiàn)出一
定的征兆, 且離心式壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速高、功率大, 如不及
時(shí)采取積極有效措施, 事故就不可避免。
　　(5) 經(jīng)濟(jì)損失巨大。離心式壓縮機(jī)組發(fā)生事故必
然導(dǎo)致停車停產(chǎn), 除直接造成重大的設(shè)備損失外, 還造
成巨大的停產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失。如大化肥裝置停車一天, 產(chǎn)值
損失在200 萬元以上。
2　離心式壓縮機(jī)組事故的機(jī)理[ 2, 6, 7 ]
　　在石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組發(fā)生的事故類型
中, 最易發(fā)生的是破裂(斷裂)、燃燒(著火或起火)、爆
炸、中毒等事故, 造成的危害和損失也最大。下面重點(diǎn)
介紹它們的機(jī)理。
211　破裂
　　按照金屬材料破裂的現(xiàn)象進(jìn)行分類, 破裂可分為
疲勞破裂、腐蝕破裂、韌性破裂、脆性破裂和蠕變破裂
等5 種類型。
21111　疲勞破裂
　　疲勞破裂是指離心式壓縮機(jī)組在反復(fù)開車、停車、
升速、降速、加壓、減壓、升溫、降溫、負(fù)荷波動(dòng)等過
程中, 材料長期受到交變載荷作用, 由于疲勞而在低應(yīng)
力下突然發(fā)生破裂的一種破壞形式。
　　金屬材料的疲勞破裂過程基本上分疲勞裂紋核心
的產(chǎn)生和疲勞裂紋的擴(kuò)展兩個(gè)階段, 疲勞裂紋的核心
是由于金屬材料在交變載荷作用下在其表面、晶界及
非金屬夾雜物等處產(chǎn)生不均勻的晶?；贫鸬?
即在交變應(yīng)力作用下在金屬表面產(chǎn)生晶粒滑移帶, 由
于滑移帶的交叉, 滑移帶穿過或終止在晶界處, 便會(huì)形
成局部高應(yīng)力區(qū), 最后在滑移帶兩個(gè)平行滑移面之間
所形成的空洞棱角處和晶界處產(chǎn)生疲勞裂紋核心; 疲
勞裂紋擴(kuò)展是由于交變應(yīng)力的繼續(xù)作用、晶粒的位向
不同與晶界的阻礙作用, 微裂紋由沿最大切應(yīng)力方向
逐漸轉(zhuǎn)向與主應(yīng)力垂直方向并逐步擴(kuò)展, 直至最后發(fā)
生疲勞斷裂。因此, 設(shè)備承受交變循環(huán)載荷而引起的疲
勞破壞與靜載荷條件下的破壞有本質(zhì)的區(qū)別, 它不是
由于產(chǎn)生過大的塑性變形或過大的應(yīng)力而引起明顯的
塑性變形導(dǎo)致破壞, 而是由于交變循環(huán)載荷的作用逐
漸形成微裂紋, 并逐步擴(kuò)展, 最后發(fā)生疲勞斷裂, 且沒
有明顯的塑性變形。
21112　腐蝕破裂
　　腐蝕破裂是指設(shè)備由于受到腐蝕介質(zhì)的作用而發(fā)
生破裂的一種破壞形式。
　　腐蝕的分類較多, 按是否產(chǎn)生電流可分為化學(xué)腐
蝕和電化學(xué)腐蝕; 按腐蝕介質(zhì)的不同可分為滲碳腐蝕、
氫脆、堿脆、氯脆、硫化氫腐蝕、CO 及CO 2 氣體腐蝕
等; 按腐蝕大小、原因等的不同可分為均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、
晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕等?；瘜W(xué)腐蝕是指金屬
與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕破壞, 在腐蝕
過程中不產(chǎn)生電流; 其最常見的是氣體腐蝕, 如鐵碳合
金的高溫氧化、鐵碳合金的高溫高壓下的氫腐蝕(氫
脆)。電化學(xué)腐蝕是指金屬與電解質(zhì)溶液間發(fā)生電化學(xué)
作用而引起的腐蝕破壞, 在腐蝕過程中產(chǎn)生電流; 其發(fā)
生在金屬與電解質(zhì)交界面的雙電層上, 因?yàn)榻饘倥c電
解質(zhì)溶液構(gòu)成了原電池而導(dǎo)致腐蝕。滲碳腐蝕是指在
處理CO、CO 2 或烴類的高溫裝置和管道的金屬表面上
析出碳而破壞金屬氧化膜保護(hù)層的破壞形式。氫脆(又
稱滲氫脫碳腐蝕) 是指在高溫高壓下氫氣滲入到鋼材
內(nèi), 與金屬材料內(nèi)的滲碳體相互作用生成甲烷(即氫使
碳甲烷化) 逸出而使碳鋼脫碳, 以至造成材料的強(qiáng)度與
塑性大幅度降低的破壞形式。堿脆(又稱苛性脆化) 是
指在高溫條件下金屬與水質(zhì)中的濃堿生成可溶性鐵酸
鈉, 在熱堿溶液的腐蝕和拉應(yīng)力共同作用下而發(fā)生的
破壞形式。氯脆是指奧氏體不銹鋼在高溫氯化物水溶
液中引起的應(yīng)力腐蝕破裂現(xiàn)象; 造成破裂的介質(zhì)是含
氯離子的冷卻水, 因?yàn)椴讳P鋼的不銹性是由于材料在
適當(dāng)?shù)碾娢环秶鷥?nèi)使表面陽極極化形成了鈍化膜的緣
故, 而水中氯離子的存在, 特別是高溫濃縮的氯離子存
在, 使不銹鋼表面的鈍化膜遭破壞, 在拉應(yīng)力作用下,
破裂的鈍化膜來不及修補(bǔ)而在此處形成腐蝕坑或裂
紋, 成為腐蝕電池的陽極區(qū), 在電化學(xué)腐蝕過程中, 使
腐蝕坑或裂紋向縱深發(fā)展, 以至最后造成應(yīng)力腐蝕破
裂。硫化氫腐蝕是指硫化氫對(duì)設(shè)備產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕或腐
蝕疲勞, 促使裂紋形成與擴(kuò)展最后導(dǎo)致破裂的破壞形
式。CO、CO 2 氣體腐蝕是指輸送或充裝CO、CO 2 或它
們的混合氣體的設(shè)備, 在較高溫度和水分存在的情況
下產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕而導(dǎo)致破裂的破壞形式。均勻腐蝕是
由于設(shè)備大面積出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象, 從而使設(shè)備厚度減薄
(或直徑減細(xì))、強(qiáng)度不夠?qū)е碌乃苄云茐摹｜c(diǎn)蝕(即點(diǎn)
腐蝕) 是由于潮濕介質(zhì)或氯介質(zhì)在金屬表面形成腐蝕
電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕, 從而使其表面形成穿孔或局部
腐蝕深坑而引起應(yīng)力集中, 在交變循環(huán)載荷作用下有
可能發(fā)生韌性破裂或脆性破裂。晶間腐蝕是一種局部
的、有選擇性的腐蝕破壞, 它通常沿著金屬材料的晶粒
邊緣進(jìn)行; 腐蝕介質(zhì)滲入到金屬材料深處, 金屬晶粒之
間的結(jié)合力因腐蝕而破壞, 從而使材料的強(qiáng)度、塑性等
力學(xué)性能完全喪失, 只要用很小的外力設(shè)備即被破壞。
58 石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組安全運(yùn)行研究
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應(yīng)力腐蝕是金屬材料在拉伸應(yīng)力和特定的腐蝕環(huán)境共
同作用下以裂紋形式發(fā)生的腐蝕破壞, 它包括應(yīng)力、腐
蝕、破裂三個(gè)要素。疲勞腐蝕(又稱腐蝕疲勞) 是金屬材
料在腐蝕介質(zhì)和交變應(yīng)力共同作用下而發(fā)生的腐蝕破
壞, 即腐蝕促進(jìn)疲勞, 疲勞促進(jìn)腐蝕, 二者互相促進(jìn)。
21113　韌性破裂
　　韌性破裂是指設(shè)備在外力作用下產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到
材料的強(qiáng)度極限而發(fā)生破裂的一種破壞形式。其破裂
的主要原因有超速(工作轉(zhuǎn)速超過最大連續(xù)轉(zhuǎn)速)、設(shè)
計(jì)強(qiáng)度不足、制造缺陷、磨損、超壓、厚度不夠或使用
中減薄等。其破裂的主要特征表現(xiàn)為: 設(shè)備有明顯的形
狀改變和較大的塑性變形(如長度變長、直徑增大、厚
度減薄等) ; 斷口不齊平(與主應(yīng)力方向成45°) , 且宏觀
分析呈暗灰色纖維狀, 沒有閃爍的金屬光澤; 一般不產(chǎn)
生碎片(偶然發(fā)現(xiàn)有少許碎片) , 只是裂開一個(gè)口; 對(duì)于
容器, 當(dāng)發(fā)生韌性破裂時(shí), 其實(shí)際爆破壓力與計(jì)算的爆
破壓力相接近。
　　韌性破裂的機(jī)理是: 離心式壓縮機(jī)組通常采用碳
鋼、低合金鋼、合金鋼、鑄鋼等材料制造, 材料中一般
含有脆性夾雜物, 在拉應(yīng)力作用下材料發(fā)生較大的塑
性變形, 塑性變形嚴(yán)重的地方即材料中夾雜物處首先
破裂或使夾雜物與基體界面脫開而形成顯微空洞(微
孔) , 空洞隨外力升高逐漸長大和聚集, 其結(jié)果便形成
裂紋, 最后導(dǎo)致韌性斷裂。因此, 韌性破裂實(shí)際上是材
料中顯微空洞形成和長大的過程, 而且一般是在發(fā)生
較大塑性變形之后發(fā)生的。從應(yīng)力的角度分析, 在拉應(yīng)
力作用下, 零件平均應(yīng)力達(dá)到材料的塑性極限時(shí), 零件
將產(chǎn)生明顯的塑性變形; 當(dāng)外力繼續(xù)增大, 直至零件平
均應(yīng)力達(dá)到材料的屈服極限時(shí), 零件即發(fā)生韌性破裂。
21114　脆性破裂
　　脆性破裂是指設(shè)備在破裂時(shí)沒有宏觀的塑性變
形, 設(shè)備平均應(yīng)力遠(yuǎn)沒有達(dá)到材料的強(qiáng)度極限, 有的甚
至低于屈服極限, 其破裂現(xiàn)象和脆性材料的破壞很相
似。由于它是在較低的應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的, 故又稱低應(yīng)
力破壞或低應(yīng)力脆斷。例如石化行業(yè)制冷壓縮機(jī)組、低
溫壓力容器、低溫閥門等低溫設(shè)備可能容易在低應(yīng)力
狀態(tài)下發(fā)生脆性破裂。
　　發(fā)生脆性破裂有三個(gè)必要條件: 一是零件本身存
在缺陷或幾何形狀發(fā)生突變; 二是存在一定的應(yīng)力; 三
是材料韌性很差。所以脆性破裂不僅與材料的韌性有
關(guān), 而且和存在的缺陷大小及外加的應(yīng)力有關(guān)。一般
地, 脆性破裂包括開裂、裂紋擴(kuò)展兩個(gè)階段。所謂開裂
是指從已經(jīng)存在的缺陷處開始發(fā)生不穩(wěn)定的裂紋。通
常存在缺陷處的韌性較差, 開裂時(shí)缺陷尖端處的一小
塊材料所受的應(yīng)變速度與設(shè)備的工作載荷速度相同。
所謂裂紋擴(kuò)展是指設(shè)備開裂后形成的裂紋的不斷擴(kuò)
大。由于脆性斷裂的擴(kuò)展速度非?？?接近于聲速
340mös) , 因此在裂紋擴(kuò)展過程中, 裂紋尖端處材料所
受的應(yīng)變速度相當(dāng)于動(dòng)載的極高速度。當(dāng)裂紋尖端處
材料的應(yīng)變超過材料的負(fù)荷極限時(shí), 裂紋便開始迅速
擴(kuò)展, 以至造成材料在低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生脆斷。
21115　蠕變破裂
　　蠕變破裂是指金屬材料長期在高溫條件下受熱應(yīng)
力的作用而產(chǎn)生緩慢、連續(xù)的塑性變形。其破裂的機(jī)理
是: 設(shè)備長期在高溫條件下運(yùn)行, 由于受到拉應(yīng)力的作
用將產(chǎn)生緩慢、連續(xù)的塑性變形, 使設(shè)備的體積逐漸增
大, 即產(chǎn)生蠕變變形, 嚴(yán)重時(shí)在低應(yīng)力狀態(tài)下便會(huì)發(fā)生
蠕變破裂。一般材料的蠕變破裂溫度為其熔化溫度的
25%～ 35% , 鈦鋼及合金鋼的蠕變溫度通常為350～
400℃。
　　蠕變破裂的主要原因有設(shè)計(jì)時(shí)選材不合理, 如選
用了常溫時(shí)塑性良好而高溫時(shí)變脆的材料, 或采用一
般碳鋼代替蠕變性能良好的合金鋼; 還有操作不佳, 維
護(hù)不周, 設(shè)備運(yùn)行中可能出現(xiàn)局部過熱等。蠕變破裂的
主要特征表現(xiàn)為: 蠕變破裂只發(fā)生在高溫裝置中, 破裂
時(shí)有明顯的塑性變形, 其變形量與材料在高溫下的塑
性有關(guān); 斷口金相分析發(fā)現(xiàn)其微觀金相組織有明顯變
化, 如晶粒長大、再結(jié)晶與回火效應(yīng)、碳化物分解、合
金組織球化或石墨化等; 長期在高溫及熱應(yīng)力作用下,
破裂時(shí)應(yīng)力低于材料正常操作溫度下的抗拉強(qiáng)度。
212　燃燒
　　燃燒是一種放熱發(fā)光的化學(xué)反應(yīng), 是將化學(xué)能轉(zhuǎn)
變成熱能的過程。物質(zhì)燃燒必須同時(shí)具備三個(gè)條件: 一
是可(易) 燃物, 即凡是能與空氣中的氧或其它氧化劑
發(fā)生燃燒反應(yīng)的物質(zhì)(如潤滑油, 天然氣、石油氣、氫
氣、煤氣、半水煤氣等易燃?xì)怏w等) ; 二是助燃物, 即凡
是能幫助和支持燃燒的物質(zhì)(如空氣、氧氣等) ; 三是火
源(著火源、火種) , 即凡是能引起可燃物、助燃物發(fā)生
燃燒的熱能源(如明火、摩擦、撞擊、過熱、靜電火花
等)。例如, 離心式壓縮機(jī)組的潤滑油、密封油、壓縮
的易燃易爆氣體等的泄漏極易引發(fā)燃燒起火事故。
213　爆炸
　　爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài)迅速地轉(zhuǎn)變成另一種狀
態(tài), 并在瞬間釋放出巨大能量, 具有很大的破壞力, 并
同時(shí)產(chǎn)生巨大聲響的現(xiàn)象。爆炸分物理性爆炸和化學(xué)
性爆炸。
　　物理性爆炸(物理爆炸) 是指由于物質(zhì)的物理變化
即物質(zhì)的狀態(tài)或壓力發(fā)生突變而引起的爆炸, 其物質(zhì)
《化工裝備技術(shù)》第 26 卷 第 2 期 2005 年 59
種類及化學(xué)成分在爆炸前后不發(fā)生變化。設(shè)備在正常
操作壓力下和在超壓情況下都可能發(fā)生爆炸, 在正常
操作壓力下發(fā)生的破裂一般屬于脆性破裂、疲勞破裂、
應(yīng)力腐蝕破裂, 在超壓情況下發(fā)生的破裂一般屬于塑
性破裂。例如, 在壓縮機(jī)啟動(dòng)過程中出口閥未打開而造
成憋壓, 或在操作過程中儀表失靈而導(dǎo)致壓力過高, 最
終因超過氣缸、管道、閥門、換熱器、容器等材料的強(qiáng)
度極限而引起物理爆炸。
　　化學(xué)性爆炸(化學(xué)爆炸) 是指由于物質(zhì)發(fā)生極其迅
速、劇烈的化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生高溫高壓引起的爆炸, 其物
質(zhì)種類及化學(xué)成分在爆炸前后發(fā)生變化。化學(xué)爆炸分
簡單分解爆炸、復(fù)雜分解爆炸、爆炸性混合物爆炸三
類, 前者不一定發(fā)生燃燒反應(yīng), 后二者均伴有激烈燃燒
現(xiàn)象。石化行業(yè)發(fā)生的化學(xué)爆炸事故絕大多數(shù)是爆炸
性混合物爆炸。爆炸性混合物爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)
條件: 一是要有可燃易爆物, 如氮?dú)浠旌蠚?、天然氣?
石油氣、水煤氣、半水煤氣、氫氣、一氧化碳、硫化氫、
乙炔、丙烷、氨、乙醚等可燃易爆氣體與空氣(或氧) 的
混合物; 二是可燃易爆氣體與空氣(或氧) 混合要達(dá)到
一定的濃度即爆炸極限(常見可燃易爆氣體的爆炸極
限見表1) ; 三是要有火源, 如明火、火焰、焊接火花、
電弧、摩擦火花、撞擊火花、靜電火花、電器火花、過
熱、高溫等。顯然, 石化行業(yè)廣泛具備這三個(gè)條件, 因
此發(fā)生爆炸性混合物爆炸的可能性極大。化學(xué)爆炸的
主要特征表現(xiàn)為: 爆炸在瞬間進(jìn)行, 并伴有激烈的燃
燒、火光、閃光等現(xiàn)象; 爆炸后多為碎裂, 裂成許多碎
片, 斷口有脆性破裂的特征; 爆炸后安全閥有泄壓跡
象, 壓力表指針撞彎或回不到零位; 爆炸時(shí)有二次空間
化學(xué)爆炸跡象等。
　表1 　　常見可燃易爆氣體的爆炸極限
可燃易爆
氣體名稱
爆炸極限(體積, % )
下限上限
可燃易爆
氣體名稱
爆炸極限(體積, % )
下限上限
氫氣H2 410 7510 煤氣513 3210
一氧化碳CO 1215 7412 水煤氣619 6915
硫化氫H2S 413 4415 半水煤氣811 7015
氨NH3 1515 2710 天然氣418 13146
甲烷CH4 513 1510 石油氣119 1110
乙烷C2H6 310 1215 甲醇CH3OH 515 3610
乙烯C2H4 217 3610 苯C6H6 113 711
乙炔C2H2 215 8210 汽油110 610
乙醇C2H5OH 0133 1910 煤油114 715
乙醚C2H5OC2H5 1185 3615 柴油115 415
214　中毒
　　中毒是指有毒化學(xué)介質(zhì)對(duì)人體造成的昏迷作用甚
至致人死亡。
　　有毒化學(xué)介質(zhì)的毒性程度可分為É 級(jí)極度危害
(最高容許濃度< 011mgöm 3)、Ê 級(jí)高度危害(最高容
許濃度011～ 110mgöm 3)、Ë 級(jí)中度危害(最高容許濃
度110～ 10mgöm 3)、Ì 級(jí)輕度危害(最高容許濃度≥
10mgöm 3)。常見有毒介質(zhì)的毒性見表2。對(duì)有毒物質(zhì)要
采取防毒措施, 一般可采取配戴合適防毒面具、廠房內(nèi)
加強(qiáng)通風(fēng)、經(jīng)常測定毒氣含量(最好設(shè)置毒氣含量高自
動(dòng)報(bào)警裝置)、加強(qiáng)對(duì)有毒泄漏點(diǎn)的密封、對(duì)涉及有毒
物質(zhì)的人員經(jīng)常培訓(xùn)(使其熟知有毒物質(zhì)的性質(zhì)、急救
方法、防護(hù)措施等) 等有效措施。
表2 常見有毒物質(zhì)的最高容許濃度(mgöm 3)
序號(hào)物質(zhì)名稱分子式分子量最高容許濃度
1 一氧化碳CO 28 30
2 氨NH3 17 30
3 硫化氫H2S 34 10
4 丙烯腈C3H3N 53 2
5 氧化氮NO 30 5
6 二氧化硫SO 2 64 15
7 三氧化硫SO 3 80 2
8 氟化氫HF 20 1
9 氯Cl2 7019 1
10 氯化氫HCl 3615 15
11 苯C6H6 78 40
12 甲苯CH3C6H5 92 100
13 酚C6H5OH 94 5
14 氰化氫HCN 27 013
15 丙酮CH3COCH3 58 400
16 三氧化二砷A s2O 3 19718 013
17 光氣COCl2 99 015
18 甲醇CH3OH 32 50
19 四氯化碳CCl4 15318 25
20 臭氧O 3 48 013
21 氫氧化鈉N aOH 40 015
22 一甲胺CH3NH2 31 5
23 甲醛HCHO 30 3
24 黃磷P4 124 0103
25 五氧化二磷P2O 5 142 1
26 磷化氫PH3 34 013
27 汞(水銀) Hg 20016 0101
28 鉛Pb 20712 0103
29 硝酸銨NH4NO 3 80 10
30 乙醚C2H5OC2H5 74 500
3　大型離心式壓縮機(jī)組常見故障分析及診斷
311　大型離心式壓縮機(jī)組常見故障原因及處理[2, 6, 7 ]
　　石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組常見的故障有轉(zhuǎn)子
振動(dòng)大、轉(zhuǎn)子軸位移大、噪聲大、泄漏、喘振、氣量不
足、排氣壓力不足、葉輪腐蝕、軸承溫度高、油溫高、
油壓低、耗油量大等, 其中振動(dòng)故障最復(fù)雜也最易發(fā)生
(詳見表3)。
60 石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組安全運(yùn)行研究
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng) www.bzfxw.com
　表3 大型離心式壓縮機(jī)組常見故障原因及處理
序號(hào)故障名稱故障原因故障處理
1 轉(zhuǎn)子振動(dòng)大
(1) 轉(zhuǎn)子不平衡;
(2) 轉(zhuǎn)子不對(duì)中;
(3) 壓縮機(jī)喘振或旋轉(zhuǎn)失速;
(4) 軸承油膜渦動(dòng)或油膜振蕩;
(5) 轉(zhuǎn)子軸彎曲;
(6) 零部件松動(dòng);
(7) 動(dòng)靜碰摩;
(8) 軸瓦間隙太大;
(9) 軸瓦合金脫落;
(10) 軸承軸套損傷;
(11) 臨界轉(zhuǎn)速下共振;
(12) 結(jié)構(gòu)共振;
(13) 基礎(chǔ)不堅(jiān)或下沉及共振;
(14) 葉輪變形或損壞;
(15) 聯(lián)軸器聯(lián)接不良;
(16) 軸承進(jìn)油溫度過低;
(17) 氣缸有積液或固體異物;
(18) 自激振動(dòng);
(19) 熱應(yīng)力;
(20) 不同心;
(21) 設(shè)計(jì)缺陷;
(22) 檢修不當(dāng);
(23) 地腳螺栓、基礎(chǔ)等松動(dòng);
(24) 轉(zhuǎn)子軸有裂紋;
(25) 機(jī)殼變形;
(26) 管道振動(dòng);
(27) 不等軸承剛度;
(28) 扭振。
(1) 轉(zhuǎn)子重作動(dòng)平衡;
(2) 重新找正對(duì)中;
(3) 采取消除喘振措施;
(4) 改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)、加大軸隙等;
(5) 校直;
(6) 緊固, 增加防松裝置;
(7) 增大動(dòng)靜間隙, 防止軸竄動(dòng);
(8) 調(diào)小軸瓦間隙或更換軸瓦;
(9) 更換軸瓦;
(10) 改換成含油軸承;
(11) 操作轉(zhuǎn)速避開臨界轉(zhuǎn)速;
(12) 改變部件的共振頻率;
(13) 修補(bǔ)基礎(chǔ), 避開共振頻率;
(14) 修復(fù)或更換葉輪;
(15) 對(duì)聯(lián)軸器檢修, 重新組裝;
(16) 加熱潤滑油至35～ 45℃;
(17) 排除積液或異物;
(18) 采取消除自激振動(dòng)措施;
(19) 消除熱應(yīng)力;
(20) 使同心;
(21) 改進(jìn)設(shè)計(jì);
(22) 重新正確檢修;
(23) 緊固;
(24) 換軸;
(25) 校正或更換機(jī)殼;
(26) 加固管道, 消除管道振動(dòng);
(27) 消除軸承剛度不等;
(28) 消除扭振。
2 轉(zhuǎn)子軸位移大
(1) 止推軸承間隙過大;
(2) 軸向推力過大;
(3) 止推軸承的潤滑油量不足;
(4) 潤滑油油質(zhì)不好。
(1) 調(diào)整止推軸承間隙至合適范圍;
(2) 減小軸向推力或增大止推軸承承載能力;
(3) 增大止推軸承潤滑油供給量;
(4) 更換潤滑油, 或清除潤滑油中的異物。
3 噪聲大
(1) 設(shè)備受外力產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲;
(2) 設(shè)備有焊縫開裂, 導(dǎo)致噪聲;
(3) 齒輪嚙合產(chǎn)生噪聲;
(4) 機(jī)組同心度偏差較大;
(5) 喘振造成強(qiáng)烈的吼叫聲;
(6) 油膜振蕩產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。
(1) 消除外力;
(2) 消除焊縫開裂;
(3) 使齒輪嚙合達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求, 降低噪聲;
(4) 使同心度偏差在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi);
(5) 采取防喘振措施, 消除喘振;
(6) 調(diào)整軸承結(jié)構(gòu)、軸瓦間隙、軸承比壓、潤滑油
溫度等, 消除油膜振蕩。
4 泄漏
(1) 軸封損壞或間隙大造成泄漏;
(2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理;
(3) 工藝氣體操作壓力過大。
(1) 更換軸封或調(diào)整軸封間隙至合適范圍;
(2) 改進(jìn)結(jié)構(gòu);
(3) 恢復(fù)正常工藝氣體操作壓力。
5 喘振
(1) 工藝波動(dòng), 負(fù)荷降低時(shí)喘振;
(2) 進(jìn)氣管路堵塞, 進(jìn)氣壓力下降;
(3) 段進(jìn)口溫度升高, 喘振壓升比下
降;
(4) 出口壓力升高, 超過相同轉(zhuǎn)速下
的喘振壓升比;
(5) 開車、停車發(fā)生喘振。
(1) 穩(wěn)定負(fù)荷, 提高氣量;
(2) 徹底清洗進(jìn)口過濾器、進(jìn)口管道等;
(3) 增加氣體冷卻器冷卻水量, 消除冷卻器污垢,
適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速;
(4) 進(jìn)行試車與氣密試驗(yàn)前的性能相似換算, 控
制出口壓力;
(5) 開車、停車時(shí)通過旁通閥打回流或放空。
《化工裝備技術(shù)》第 26 卷 第 2 期 2005 年 61
續(xù)表
序號(hào)故障名稱故障原因故障處理
6 氣量不足
(1) 密封間隙過大;
(2) 某一段進(jìn)氣溫度過高;
(3) 吸入管路過濾器堵塞;
(4) 原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降;
(5) 進(jìn)氣密度降低;
(6) 排氣管網(wǎng)阻力過大。
(1) 減小密封間隙;
(2) 增大氣體中間冷卻器的冷卻水量或除垢;
(3) 清洗濾網(wǎng), 排除污物;
(4) 檢查調(diào)整原動(dòng)機(jī), 提高轉(zhuǎn)速;
(5) 提高進(jìn)氣密度;
(6) 降低排氣管網(wǎng)阻力。
7 軸承溫度高
(1) 潤滑油供給不足或中斷;
(2) 軸瓦間隙太小;
(3) 軸承進(jìn)油量不足;
(4) 軸承進(jìn)油溫度偏高;
(5) 軸瓦超負(fù)荷運(yùn)行;
(6) 軸瓦巴氏合金質(zhì)量不佳;
(7) 潤滑油中含有水或其它雜質(zhì)。
(1) 檢查潤滑油系統(tǒng), 恢復(fù)潤滑油正常供給;
(2) 調(diào)整軸瓦間隙, 符合標(biāo)準(zhǔn)要求;
(3) 增大軸承進(jìn)油量;
(4) 增加油冷器冷卻水流量;
(5) 采取降低軸瓦負(fù)荷措施;
(6) 保證軸瓦巴氏合金質(zhì)量;
(7) 清除潤滑油中水分或雜質(zhì), 或更換新油。
8 油溫高
(1) 油冷器冷卻水量不足;
(2) 潤滑油加熱器啟動(dòng)后未停;
(3) 油冷器管束結(jié)垢嚴(yán)重;
(4) 氣溫突然升高;
(5) 潤滑油變質(zhì);
(6) 油冷卻器內(nèi)有空氣。
(1) 加大油冷器冷卻水量;
(2) 關(guān)閉潤滑油加熱器;
(3) 對(duì)油冷器除垢;
(4) 及時(shí)增大冷卻水流量;
(5) 更換潤滑油;
(6) 排除油冷卻器內(nèi)的積氣。
9 油壓低
(1) 油過濾器堵塞;
(2) 主油泵出現(xiàn)故障;
(3) 回油閥失效;
(4) 軸瓦間隙大, 泄油量增加太多;
(5) 油溫升高, 潤滑油粘度下降, 各部
位泄漏量增加較多;
(6) 壓力表失靈, 壓力指示有誤;
(7) 油管破裂或連接法蘭漏油;
(8) 油箱液位過低;
(9) 油泵吸入管漏氣。
(1) 清洗油過濾器;
(2) 檢修主油泵, 使其恢復(fù)正常;
(3) 修復(fù)回油閥, 確保回油閥好用;
(4) 檢修或更換軸瓦, 確保軸瓦間隙合格;
(5) 打開油冷器水閥或使開度增加, 提高冷卻水
流量, 使油溫降至正常;
(6) 更換壓力表;
(7) 更換油管, 擰緊法蘭螺栓;
(8) 向油箱加添潤滑油;
(9) 檢查油泵吸入管, 排除漏氣。
312　故障診斷與專家系統(tǒng)[5, 8 ]
　　石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組出現(xiàn)的故障較多,
其故障原因比較復(fù)雜, 因此對(duì)其故障進(jìn)行診斷難度較
大。以振動(dòng)故障為例, 其振動(dòng)原因多種多樣: 有轉(zhuǎn)子原
始不平衡、轉(zhuǎn)子彎曲、轉(zhuǎn)子零件(或部分) 脫落、轉(zhuǎn)子
零件松動(dòng)、轉(zhuǎn)子零件出現(xiàn)裂紋、轉(zhuǎn)子對(duì)中不良、聯(lián)軸節(jié)
誤差等轉(zhuǎn)子部分的, 有油膜渦動(dòng)、油膜振蕩、徑向軸承
間隙過大等支承系統(tǒng)的, 有轉(zhuǎn)子與定子間的徑向、軸向
局部碰摩等碰摩方面的, 有旋轉(zhuǎn)失速、喘振、迷宮密封
氣流激振等氣動(dòng)方面的, 有轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速、葉片振動(dòng)、
結(jié)構(gòu)共振等共振方面的, 有的還有電磁力等方面的振
動(dòng)等等。這樣, 對(duì)于一套實(shí)際存在振動(dòng)的大型離心式壓
縮機(jī)組, 要人工找出其振動(dòng)原因往往非常困難, 而且也
費(fèi)時(shí)費(fèi)力, 容易出現(xiàn)錯(cuò)判或漏判, 必須借助專家系統(tǒng)來
完成。目前, 國內(nèi)用于設(shè)備故障診斷的專家系統(tǒng)主要存
在以下問題: (1) 專家系統(tǒng)只考慮了通用性, 沒有考慮
各類設(shè)備的特殊性; (2) 沒有考慮具體工藝下設(shè)備的特
殊性; (3) 能診斷的故障類型較少(如只考慮振動(dòng)故障,
沒考慮漏氣、漏油、腐蝕、結(jié)構(gòu)失效、電氣儀表失效等
其它故障; 在振動(dòng)故障中僅考慮幾十種故障中最常見
的幾種故障; 沒有將設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行等因素綜
合考慮等等) , 專家知識(shí)比較貧乏; (4) 故障診斷方法
單一, 不能采用多種診斷方法互相驗(yàn)證, 推理效率、人
工智能方面不夠完善; (5) 人機(jī)界面友好性欠佳, 不能
給用戶提供學(xué)習(xí)、校核等功能; (6) 沒有氣動(dòng)、振動(dòng)等
分析計(jì)算專業(yè)軟件。這樣的專家系統(tǒng)必然存在診斷不
準(zhǔn)或不能診斷的致命缺陷, 導(dǎo)致用戶嚴(yán)重失望。因此,
用戶迫切需要一種能夠準(zhǔn)確診斷故障、界面友好、使用
方便、專用于大型離心式壓縮機(jī)組的專家系統(tǒng)。筆者長
期從事大型離心式壓縮機(jī)組安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行研究, 現(xiàn)
已成功開發(fā)出采用多種方法進(jìn)行診斷的大型離心式壓
縮機(jī)組故障診斷專家系統(tǒng), 例如“離心式壓縮機(jī)組灰色
62 石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組安全運(yùn)行研究
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng) www.bzfxw.com
理論故障診斷專家系統(tǒng)FDES210”軟件。
4　大型離心式壓縮機(jī)組常見事故原因分析[ 2, 6, 7 ]
　　石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組常見的事故有燃燒
起火、爆炸、斷軸、葉輪(葉片) 飛出、泄漏中毒(或
死亡) 等, 不僅造成重大經(jīng)濟(jì)損失, 而且容易造成人員
傷亡。筆者一直在進(jìn)行大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組事故分析與研究
工作, 既親自參加了國內(nèi)一些大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組事故分析,
又研究了大量國內(nèi)外大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組事故案例, 特別是
對(duì)大型轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)組事故的機(jī)理、特性、原因及對(duì)策等進(jìn)行
了較深入的研究。
　　一般地, 石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組發(fā)生事故
的原因主要有:
　　(1) 由石化行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)所決定。石化行業(yè)生產(chǎn)
大多處在易燃、易爆、有毒、有腐蝕性、高溫、高壓、
超低溫、高真空度、高速等危險(xiǎn)惡劣環(huán)境下, 存在發(fā)生
事故的先天隱患。
　　(2) 設(shè)計(jì)制造缺陷(如設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足、設(shè)計(jì)剛度不
足、設(shè)計(jì)選材不合理、材料缺陷、焊接質(zhì)量差、裝配質(zhì)量
差、動(dòng)平衡精度低等)。由設(shè)計(jì)制造缺陷造成應(yīng)力集中、
微裂紋、強(qiáng)度不足、泄漏、振動(dòng)等極易導(dǎo)致事故發(fā)生。
　　(3) 誤操作(如按錯(cuò)按鈕、轉(zhuǎn)速過高、工藝指標(biāo)控制
不穩(wěn)定等) , 違章指揮, 違章作業(yè), 違反操作規(guī)程(如不
按操作規(guī)程操作、閥門未開等)。
　　(4) 管理漏洞, 規(guī)章制度不健全, 勞動(dòng)組織不合
理, 上班睡覺、離崗。
　　(5) 操作人員素質(zhì)差, 不懂操作技術(shù)知識(shí), 安全
意識(shí)不高。
　　(6) 檢修不合格(如檢修質(zhì)量不好、不平衡、不對(duì)
中、檢修前未置換或置換不徹底、檢修前未堵盲板或檢
修畢未抽盲板、檢修后將工具等遺忘在機(jī)器內(nèi)等)。
　　(7) 設(shè)備腐蝕(如磨損腐蝕嚴(yán)重、設(shè)備進(jìn)水、設(shè)備有
腐蝕性氣體等)。
　　(8) 設(shè)備疲勞(如頻繁啟動(dòng)與停車、振動(dòng)、負(fù)荷波動(dòng)
等) 等。
　　常見事故的原因分析見表4。
5　離心式壓縮機(jī)組故障與事故預(yù)測
　　由于造成離心式壓縮機(jī)組故障與事故的因素極其
復(fù)雜, 若僅依靠正常的維護(hù)管理、定期檢修、發(fā)生事故
后的緊急處理等方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代安全生產(chǎn)和管
理的要求, 因此必須要利用計(jì)算機(jī)對(duì)離心式壓縮機(jī)組
可能出現(xiàn)的故障與事故進(jìn)行預(yù)測。筆者采用灰色理論
開發(fā)了“離心式壓縮機(jī)組狀態(tài)預(yù)報(bào)程序GCCF210”軟
件。實(shí)踐證明, 采用預(yù)報(bào)程序?qū)﹄x心式壓縮機(jī)組故障與
事故進(jìn)行預(yù)測, 可以有效防止故障與事故發(fā)生, 可以合
理安排檢修時(shí)間, 可以科學(xué)管理備品備件, 可以減輕操
作人員精神負(fù)擔(dān), 可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。
6　事故預(yù)防[ 2, 6～ 14 ]
　　鑒于化肥、乙烯、煉油、化工等石化行業(yè)大型離心
式壓縮機(jī)組最易發(fā)生葉片脫落、葉輪飛出、斷軸、傷人
(灼傷、凍傷、中毒、死亡)、著火(甚至火災(zāi))、爆炸等事
故, 因此必須在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、安裝、操作、檢修
等諸方面采取安全保護(hù)措施, 以防事故發(fā)生。
　　(1) 在設(shè)計(jì)上, 選材要防腐防爆, 密封要絕對(duì)可
靠, 強(qiáng)度剛度要足夠, 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理, 電機(jī)驅(qū)動(dòng)要采
用防爆或正壓通風(fēng)電機(jī), 蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)要設(shè)置跳閘連
鎖等安全保護(hù)裝置, 要設(shè)置防喘振裝置, 要有振動(dòng)等參
數(shù)監(jiān)控報(bào)警停車儀表, 最好配備DCS 和故障或事故診
斷與預(yù)測專家系統(tǒng)。
　　(2) 在制造上, 要嚴(yán)格按圖紙和標(biāo)準(zhǔn)制造, 尤其
是焊縫質(zhì)量要好、葉輪超速試驗(yàn)必須合格、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡
精度要高、受壓殼體水壓試驗(yàn)與氣密性試驗(yàn)必須合格。
　　(3) 在檢驗(yàn)上, 最好請(qǐng)有檢驗(yàn)資質(zhì)和權(quán)威的第三
方檢驗(yàn), 以嚴(yán)把制造質(zhì)量關(guān)。應(yīng)重點(diǎn)對(duì)材質(zhì)、焊接、熱
處理、無損檢測、超速試驗(yàn)、動(dòng)平衡試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、
總裝、密封試驗(yàn)、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)等加強(qiáng)檢驗(yàn), 對(duì)不合格
的零部件要堅(jiān)決報(bào)廢。
　　(4) 在安裝上, 要保證機(jī)座與基礎(chǔ)的可靠連接、對(duì)
中要優(yōu)良、機(jī)組能自由熱膨脹、管線不給機(jī)組施加外力
等。
　　(5) 在操作上, 盡量保持工藝負(fù)荷不波動(dòng); 嚴(yán)禁
壓縮機(jī)在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)、喘振區(qū)等危險(xiǎn)區(qū)域停留; 對(duì)易燃
易爆氣體要設(shè)置防爆墻、泄漏監(jiān)測儀器、惰性氣體滅火
裝置等, 且開車前必須用惰性氣體置換壓縮機(jī)中的空
氣, 確認(rèn)氧含量最高限度為2%～ 5% 方可啟動(dòng); 對(duì)振
動(dòng)、軸位移、流量、進(jìn)出口壓力、軸承溫度、潤滑油溫、
潤滑油壓、油箱液位等設(shè)定合適的自動(dòng)報(bào)警、停車值。
　　(6) 在檢修上, 要檢查轉(zhuǎn)子有無裂紋、松動(dòng)、磨
損、腐蝕, 要保證轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度, 軸瓦間隙要合適,
必須徹底清除機(jī)組及配管中的鐵銹、污垢、雜質(zhì)等異
物。
7　結(jié)論
　　(1) 石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組容易出現(xiàn)斷軸、
葉輪飛出、葉片斷裂、中毒、灼傷(或凍傷)、燃燒、爆
炸等事故。
　　(2) 只要在設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、安裝、操作、檢
修等諸環(huán)節(jié)提高安全意識(shí), 離心式壓縮機(jī)組事故可以
避免。
　　(3) 加強(qiáng)離心式壓縮機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷與
《化工裝備技術(shù)》第 26 卷 第 2 期 2005 年 63
　表4 　　大型離心式壓縮機(jī)組常見事故原因及處理
序號(hào)事故名稱事故原因事故處理
1 斷軸
(1) 軸設(shè)計(jì)強(qiáng)度剛度不足;
(2) 軸選材不合理;
(3) 軸材料有缺陷;
(4) 加工缺陷;
(5) 超速;
(6) 動(dòng)靜碰摩;
(7) 軸承斷油或軸瓦合金脫落;
(8) 不平衡、不對(duì)中等造成振動(dòng)過大;
(9) 腐蝕;
(10) 疲勞。
(1) 重新設(shè)計(jì);
(2) 重新選材;
(3) 加強(qiáng)材料質(zhì)量檢驗(yàn);
(4) 消除加工缺陷;
(5) 增加超速保護(hù)裝置;
(6) 調(diào)整間隙;
(7) 供油或更換軸瓦;
(8) 消除振動(dòng);
(9) 采取防腐蝕措施;
(10) 提高疲勞強(qiáng)度, 減少交變載荷作用。
2 葉輪飛出
(1) 葉輪設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足;
(2) 葉輪焊接或鉚接質(zhì)量不好;
(3) 葉輪選材不合理;
(4) 葉輪材料有缺陷;
(5) 超速;
(6) 動(dòng)靜碰摩;
(7) 振動(dòng)過大;
(8) 腐蝕;
(9) 疲勞。
(1) 重新設(shè)計(jì);
(2) 保證葉輪焊接或鉚接質(zhì)量;
(3) 重新選材;
(4) 加強(qiáng)材料質(zhì)量檢驗(yàn);
(5) 增加超速保護(hù)裝置;
(6) 調(diào)整間隙;
(7) 消除振動(dòng);
(8) 采取防腐蝕措施;
(9) 提高疲勞強(qiáng)度, 減少交變載荷作用。
3 泄漏中毒
(1) 密封損壞;
(2) 壓縮氣體中混入有毒有害氣體;
(3) 監(jiān)督儀表、通風(fēng)設(shè)施等損壞;
(4) 閥門、管線等連接處泄漏;
(5) 防護(hù)措施不力;
(6) 管理疏忽。
(1) 更換密封;
(2) 清除壓縮氣體中混入的有毒有害氣體;
(3) 重新配置或更換監(jiān)督儀表、通風(fēng)設(shè)施等;
(4) 堵漏;
(5) 增加防毒面具等防護(hù)措施;
(6) 加強(qiáng)管理。
4 燃燒
(1) 泄漏;
(2) 檢修不當(dāng);
(3) 違章操作;
(4) 設(shè)計(jì)不合理;
(5) 動(dòng)靜碰摩;
(6) 異常高溫;
(7) 違章動(dòng)火;
(8) 管理疏忽。
(1) 堵漏;
(2) 正確檢修;
(3) 按操作規(guī)程操作;
(4) 重新設(shè)計(jì);
(5) 消除碰摩;
(6) 消除高溫;
(7) 嚴(yán)格動(dòng)火制度;
(8) 加強(qiáng)管理。
5 爆炸
(1) 泄漏;
(2) 憋壓;
(3) 強(qiáng)度不足;
(4) 腐蝕;
(5) 疲勞;
(6) 異常高溫;
(7) 違章動(dòng)火, 違章操作;
(8) 動(dòng)靜碰摩;
(9) 設(shè)計(jì)選材不合理;
(10) 檢修不當(dāng), 管理疏忽。
(1) 堵漏;
(2) 打開閥門, 消除憋壓現(xiàn)象;
(3) 重新設(shè)計(jì), 保證安全系數(shù)足夠;
(4) 采取防腐措施;
(5) 消除疲勞因素;
(6) 消除高溫;
(7) 嚴(yán)格動(dòng)火制度, 按操作規(guī)程操作;
(8) 消除碰摩;
(9) 重新選材;
(10) 正確檢修, 加強(qiáng)管理。
預(yù)測是保證其安全運(yùn)行的有力措施。
　　(4) 不斷進(jìn)行安全教育, 強(qiáng)調(diào)安全就是效益, 安
全生產(chǎn)要年年講、月月講、天天講。
8　建議
　　針對(duì)石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組事故多、事故
頻繁與重復(fù)、損失大、易傷人、故障復(fù)雜等特點(diǎn), 如何
有效減少石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組故障與事故,
保證石化企業(yè)安全生產(chǎn), 我們認(rèn)為應(yīng)從以下幾個(gè)方面
入手:
　　(1) 加大石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組狀態(tài)預(yù)報(bào)
力度。任何設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后必然會(huì)出現(xiàn)故障甚至
事故, 如何準(zhǔn)確預(yù)測機(jī)器故障即預(yù)測故障出現(xiàn)的時(shí)間
及類型, 便于合理安排設(shè)備檢修和提高設(shè)備管理水平,
是科技興安的關(guān)鍵。
　　(2) 加強(qiáng)石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組故障診斷。
其中, 建立先進(jìn)的故障診斷專家系統(tǒng), 提高故障診斷的
準(zhǔn)確度和可靠性是關(guān)鍵。
　　(下轉(zhuǎn)第70 頁)
64 石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組安全運(yùn)行研究
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng) www.bzfxw.com
　　由圖2 可見, 往復(fù)式壓縮機(jī)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的
建造首先是一個(gè)故障分析過程, 獲得設(shè)備故障
模式及其相關(guān)信息, 其次是建立節(jié)點(diǎn)之間的依
賴關(guān)系和節(jié)點(diǎn)的條件概率估計(jì)。
　　該診斷網(wǎng)絡(luò)基于通用的Hugin 操作平臺(tái),
可實(shí)現(xiàn)對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)常見故障的診斷, 同時(shí)
該網(wǎng)絡(luò)還解決了壓縮機(jī)診斷中不確定性信息的
處理問題。貝葉斯診斷網(wǎng)絡(luò)在生產(chǎn)實(shí)際中的推
廣, 可解決目前克拉瑪依石化公司設(shè)備運(yùn)行和
維修管理等方面存在的問題。
3　結(jié)論
　　通過對(duì)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)不確定性推理的理論進(jìn)
行分析, 分析了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)在診斷領(lǐng)域應(yīng)用的
可行性和優(yōu)勢, 分析了貝葉斯故障診斷網(wǎng)絡(luò)建
立中的關(guān)鍵問題, 并針對(duì)這些問題分別采用多
源信息收集等方法進(jìn)行了解決。建立了往復(fù)式
壓縮機(jī)故障診斷的貝葉斯網(wǎng)絡(luò), 實(shí)現(xiàn)了基于不
確定性推理的往復(fù)式壓縮機(jī)故障的快速診斷,
為克拉瑪依石化公司大型生產(chǎn)裝置的“安、穩(wěn)、
長、滿、優(yōu)”運(yùn)行提供了設(shè)備保障。該方法在
公司范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用, 減少診斷故障的時(shí)間、
提高診斷準(zhǔn)確率、減少維修成本, 為設(shè)備運(yùn)行
的科學(xué)管理奠定基礎(chǔ), 提高了設(shè)備管理和維修
的現(xiàn)代化水平。
參　考　文　獻(xiàn)
　1　吳今培, 肖健華1 智能故障診斷與專家系統(tǒng)1 北京: 科
學(xué)出版社, 1997.
　2　楊世風(fēng), 汪懋華, 鄺樸生, 等1 機(jī)器故障診斷最優(yōu)搜索
策略的求解1 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 1997: 10- 100
　3　林士敏, 田風(fēng)占, 陸玉昌1 貝葉斯學(xué)習(xí), 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)與
數(shù)據(jù)采掘1 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)報(bào), 2000: 51- 54
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據(jù)采掘中的應(yīng)用1 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) , 2001,
41 (1) : 49- 52
(收稿日期: 2005201207)
　　(上接第64 頁)
　　(3) 提高管理水平。對(duì)操作人員和檢修人員加強(qiáng)
管理, 對(duì)關(guān)鍵設(shè)備要專人管理。
　　(4) 加強(qiáng)人員培訓(xùn), 努力提高人員素質(zhì)。一定要
杜絕上班時(shí)間睡覺和離崗現(xiàn)象, 嚴(yán)格按工藝操作規(guī)程
操作, 堅(jiān)決按檢修程序檢修。
　　(5) 重視對(duì)石化行業(yè)大型離心式壓縮機(jī)組故障和
事故機(jī)理的研究。例如重視對(duì)振動(dòng)、破裂、爆炸、燃燒
等機(jī)理的研究, 對(duì)破裂應(yīng)重點(diǎn)研究疲勞破裂與腐蝕破
裂。
　　(6) 選用信譽(yù)好的制造企業(yè)供貨, 并加強(qiáng)設(shè)備檢
驗(yàn)監(jiān)督, 盡可能地降低設(shè)計(jì)、制造缺陷。
參　考　文　獻(xiàn)
　1　徐忠1 離心式壓縮機(jī)原理1 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,
1990.
　2　劉相臣, 等1 化工裝備事故分析與預(yù)防1 北京: 化學(xué)工
業(yè)出版社, 1994.
　3　陳宗華1 國內(nèi)大化肥裝置離心式壓縮機(jī)的現(xiàn)狀1 大氮
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設(shè)計(jì), 1997, 14 (4) : 23～ 29
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狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷專家系統(tǒng)1 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械, 2001, 61
(1) : 1～ 7
　6　王書敏1 離心式壓縮機(jī)技術(shù)問答1 北京: 中國石化出版
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　7　崔繼哲, 等1 化工機(jī)械檢修技術(shù)問答1 北京: 化學(xué)工業(yè)
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　8　陳宗華, 等1 灰色理論故障診斷專家系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用
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　9　陳宗華, 等1 大型離心式壓縮機(jī)組的檢驗(yàn)及分析1 化工
機(jī)械, 2002, 29 (4) : 232～ 239
　10　A P I61721995, Centrifugal Comp resso rs fo r Petro leum,
Chem ical, and Gas Service Industries.
　11　A P I612 - 1995, Special2Purpo se Steam Turbines fo r
Petro leum, Chem ical, and Gas Service Industries.
　12 　A P I614 - 1992, L ubrication, Shaft2Sealing, and
Contro l2O il System s fo r Special2Purpo se
App lications.
　13　GB150- 1998 鋼制壓力容器.
　14　GB151- 1998 管殼式換熱器.
(收稿日期: 2004210201)
70 貝葉斯不確定性推理及其在往復(fù)式壓縮機(jī)故障診斷中的應(yīng)用

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