化工、石化生产中的压缩机事故原因分析及防护

wanghua

压缩机是化工、石化生产必不可少的动力设备。从能量的观点来看，压缩机是属于将原动机的动力能转变为气体压力能的机器。随着科学技术的发展，压力能的应用日益广泛，使得压缩机在国民经济建设的许多部门中成为必不可少的关键设备之一。压缩机在运转过程中，难免会出现一些故障，甚至事故。今天，我们重点介绍压缩机中燃烧爆炸事故。

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燃烧爆炸事故

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在化工、石化生产中，压缩机发生燃烧爆炸事故的危险性极大，不但严重影响安全稳定生产，造成极为严重的经济损失，而且还会造成人员伤亡和建筑物的毁坏。因此，压缩机的燃烧爆炸事故已引起人们的高度重视。
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石油化工用压缩机的压缩介质绝大多数是易燃易爆的气体，而且在高压条件下极易泄漏。可燃性气体通过缸体连接处、吸排气阀门、设备和管道的法兰、焊口和密封等缺陷部位泄漏；压缩机零部件疲劳断裂，高压气体冲出至厂房空间；空气进入到压缩机系统，形成爆炸性混合物，此时，如果在操作、维护和检修过程中操作、维护不当或检修不合理，达到爆炸极限浓度的可燃性气体和空气的混合物一遇火源就会发生异常激烈燃烧，甚至引起爆炸事故。

对于氧气压缩机，如果氧气流中混入可燃性气体、油脂、铁锈、纸屑等杂质和金属物体，当润滑液突然中断或供给过于不足时，将造成气缸“干磨”导致高温，气缸内的可燃物在高压、高温情况下，很快与氧反应而引起自燃。由于热的集聚和高压氧的助燃，可使燃烧加剧，造成极为严重的气缸燃烧爆炸事故。

石油化工用压缩机和空气压缩机的气缸润滑大都采用矿物润滑油，它是一种可燃物。当气体的温度剧升，超过润滑油的闪点后就会产生强烈的氧化，将有燃烧爆炸的危险。另外，呈悬浮状存在的润滑油分子，在高温高压条件下，很容易与空气中的氧发生反应，特别是附着在排气阀、排气管道灼热金属壁面上的油膜，其氧化就更为加剧，生成酸、沥青及其他化合物。它们与气体中的粉尘、机械摩擦产生的金属微粒结合在一起，在气缸盖、活塞环槽、气阀、排气管道、缓冲罐、油水分离器和贮气罐中沉积下来形成积炭。

积炭是一种易燃物，在高温过热、意外机械撞击、气流冲击、电器短路、外部火灾及静电火花等条件下都有可能引起积炭自燃，甚至爆炸。积炭燃烧后产生大量的CO，当压缩机系统中CO的含量达到15%～75%时就会发生爆炸，在爆炸的瞬时释放出大量热量并产生强烈的冲击波。由于气体的压力和温度急剧升高、燃烧产物的急速膨胀，冲击波以超音速沿压缩气体流动方向传播蔓延，引起多处发生连续性爆炸。

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在压缩机启动过程中，没有用惰性气体置换压缩机系统中的空气或置换不彻底（氧的含量超过4%或残存有可燃物等杂质）就启动；因缺乏操作知识，没有打开压缩机（或冰机）的出口阀、旁路阀引起超压；在操作过程中，因压缩机气体调节系统的仪表失灵，引起气体压力过高等，都会引起燃烧爆炸事故。

事故原因及预防措施：

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1、可燃性气体泄漏严重

• 吸、排气阀失灵，密封不严，造成泄漏，引起着火爆炸。
• 轴封处泄漏严重，引起着火。(90%的从业者都关注了'压缩机网'微信公众平台)
• 与高压合成系统连接的阀门法兰漏气，照明接头处短路，引起着火爆炸。循环机出口总管压力表根部泄漏，高压气体冲出，静电起火爆炸。氮氢气压缩机气缸支脚断裂，进口管道漏气，遇明火引起爆炸。
  
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预防措施：

• 合理安排吸、排气阀，保证气阀动作的灵活性和气密性，及时清理污垢和更换气阀。
• 合理安装活塞杆与填料，定期检查磨损情况，及时更换填料。透平氧压机应设置气密装置，将安全密封气体流人轴封部位，设置与平衡室保持压差的调节装置。
• 应合理安装管路、阀门、法兰和仪表等管件，保证连接件密封可靠，并经常检查连接部位的漏气情况，设置气体泄漏的检测装置，监视密封系统的异常现象。
  
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2.因腐蚀、疲劳断裂，可燃性气体喷出

• 循环机出口放空管疲劳断裂，氨泄漏引起着火爆炸。
• 多级缸之间、气缸与机身之间连接螺栓的螺纹根部疲劳断裂，大量高压气体喷出，引起着火爆炸。
• 机身、高压缸损坏，引起油系统着火，缸套材质低劣，缸体严重缩孔缺陷而产生疲劳断裂，致使高压气体冲出，引起空间爆炸。
• 活塞锁母螺纹根部、活塞杆与活塞连接螺纹根部疲劳断裂，活塞杆打击起火引起爆炸。
  
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预防措施：

• 减少压缩机管系振动，保证管材和焊口质量。
• 保证连接螺栓结构、几何尺寸合理，材质优良，提高螺纹的强度和加工精度；保证连接面紧密贴合，拧紧力适当。
• 严格进行机身、缸体、缸套的质量检查；对高温高压压缩机主要零部件进行剩余寿命的诊断。
• 提高热处理工艺质量，保证活塞杆强度；采用圆弧滚制螺纹，提高螺纹的加工精度；在制造、安装中保证高质量，避免附加弯矩的产生。
  
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3.温度压力过高，积炭自燃和可燃物燃烧

• 气缸润滑剂选择不当，润滑油牌号不符，加油量过多或太少，油质不佳，使气体温度剧升，形成积炭。
• 循环冷却水水质差，中间冷却效果不好，冷却水意外中断，致使气体温度升高。中间冷却器、油水分离器和贮气罐排放油水不及时或不彻底，增加污垢、阻力，使气体温度升高。
• 用空气试压试漏，高温下积炭，激烈氧化而爆炸；机械制造过程中，铁锈等杂质未清除干净，导致发热；滤清器污垢严重，吸人气体含尘量大，易形成积炭。
• 缺少安全措施和现代化管理手段。
  
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预防措施：

• 根据气体性质合理选择润滑剂，乙炔气用非乳化矿物油，氯气用浓硫酸，氧气用蒸馏水和稀释甘油，乙烯气用白油或无油润滑；选择闪点高，氧化后析炭量少的高级润滑脂；注油量适当，对于活塞移动面积为200cm2／min，注油量约0.01 L／h为宜；定期进行油质分析，及时更换新油。
• 采取先进的水质处理工艺，定期清除污垢、排放油水，严格控制排气温度，不得超过允许值。
• 充分清除铸件与配管中的异物与铁锈，组装后整个压缩机系统进行彻底吹除；选用耐蚀材料，选择高效滤清器，及时清除污垢。
• 在有爆炸气体的压缩机附近设置防爆墙和惰性气体灭火装置。对于高压、易燃易爆气体的安全阀要经常检查其可靠性。采用仪表计测量和自动报警装置，发现异常故障可及时采取安全措施。
  
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4.误操作，违章作业，导致燃烧爆炸

• 检修氮氢气压缩机时，用铝板作盲板，使高压气体喷出引起空间爆炸；在冰机开车时未打开旁路阀和出口阀，压力升高超过材料强度极限而导致爆炸；鼓风机运行中，已发现异常响声而没有及时停车检查，致使风机轴颈扭断，油箱起火爆炸。
• 化工用压缩机负荷试车时，没有用低压氮气吹除或吹除不彻底，引起燃烧爆炸。
• 禁油处理不彻底，使填料带油着火，集油箱爆炸。
• 误认为冰机工段出口无液氨；听到液击声未作排液处理，使用近路阀，因高温使液氨气化而爆炸。
  
  

预防措施：

• 熟悉操作知识，开车前必须打开压缩机（或冰机）的出口阀门，开车后密切注视水、气、油的压力和温度的变化以及异常响声。
• 负荷试车，启动可燃性气体压缩机时，首先用惰性气体置换其中的空气，使氧含量小于4%。对于压缩氢气和乙炔气，含氧最高限度为2%。负荷试车必须严格按照操作规程进行。
• 禁止用汽油等挥发性油类清洗零件，制造安装过程中，尽量避免与大气接触，严格执行禁油处理和控制油温。
• 精心操作。
  
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5.因制造缺陷、管理不善引起爆炸事故

• 氧压机出口阀损坏，使其超压，安全阀启跳，引起着火爆炸；油水分离器因制造缺陷爆炸；缓冲器因操作带水而发生爆炸。
• 操作时压力超高，将水封冲坏，大量高压气体放空，电火花引燃。
• 因停电，丙烯气体压缩机减压气体溢出，重新开车时，继电器产生火花，引起空间爆炸。
• 电机绝缘老化而引起着火，烧坏压缩机。
  
  

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预防措施：

• 加强质量管理和质量检查，发现缺陷及时补救或更换易损件。
• 密切注视压力表读数的变化。
• 加强电机继电器的维护和保养。
• 及时更换绝缘老化的电机。
  
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案例分析：山东德齐龙化工集团有限公司尿素项目试车爆炸

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1.事故经过

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2007年7月11日23时50分，山东省德州市平原县德齐龙化工集团有限公司一分厂16万吨/年氨醇、25万吨/年尿素改扩建项目试车过程中发生爆炸事故，造成9人死亡、1人受伤。事故发生在一分厂16万吨/年氨醇改扩建生产线试车过程中，该生产线由造气、脱硫、脱碳、净化、压缩、合成等工艺单元组成，发生爆炸的是压缩工序2号压缩机七段出口管线。该公司一分厂16万吨/年氨醇、25万吨/年尿素生产线，于2007年6月开始单机试车，7月5日单机调试完毕，由企业内部组织项目验收。7 月10日2号压缩机单机调试、空气试压（试压至18MPa）、二氧化碳置换完毕。7月11日15时30分，开始正式投料试车，先开2号压缩机组，引入工艺气体（N2、H2混合气体），逐级向2号压缩机七段（工作压力 24MPa）送气试车。23时50分，2号压缩机七段出口管线突然发生爆炸，气体泄漏引发大火，造成8人当场死亡，一人因大面积烧伤抢救无效于14日凌晨0时10分死亡，一人轻伤。事故还造成部分厂房顶棚坍塌和仪表盘烧毁。经调查，事故发生时先后发生两次爆炸。经对事故现场进行勘查和分析，一处爆炸点是在2号压缩机七段出口油水分离器之后、第一角阀前1米处的管线，另一处爆炸点是在2号压缩机七段出口两个角阀之间的管线（第一角阀处于关闭状态，第二角阀处于开启状态）。

2.事故原因

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（1）事故发生的直接原因事故发生后，山东省德州市人民政府组成事故调查组对事故有关情况进行调查，经初步分析判断，排除了化学爆炸和压缩机出口超压的可能，爆炸为物理爆炸。事故发生的直接原因是2号压缩机七段出口管线存在强度不够、焊接质量差、管线使用前没有试压等严重问题，导致事故的发生。

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（2）管理上存在的主要问题

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①　建设项目未经设立安全审查。该公司将16万吨/年氨醇、25万吨/ 年尿素改扩建项目（总投资9724万元），拆分为“化肥一厂造气、压缩工序技术改造项目（投资4868万元）”和“化肥一厂合成氨及尿素生产技术改造项目（投资4856万元）”两个项目，分别于2006年4月 26日和5月30日向山东省德州市经济委员会备案后即开工建设，未向当地安全监管部门申请建设项目设立安全审查，属违规建设项目。

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②　建设项目工程管理混乱。该项目无统一设计，仅根据可行性研究报告就组织项目建设，有的单元采取设计、制造、安装整体招标，有的单元采取企业自行设计、市场采购、委托施工方式，有的直接按旧图纸组织施工。与事故有关的2号压缩机由沈阳金博气体压缩机制造有限公司制造，并负责压缩机出口阀前的辅助管线设计。项目没有按照《建设工程质量管理条例》有关规定选择具有资质的施工、安装单位进行施工和安装。试车前没有制定周密的试车方案，高压管线投用前没有经过水压试验。

③　拒不执行安全监管部门停止施工和停止试车的监管指令。2007年1 月，德州市和平原县安全监管部门发现该公司未经建设项目安全设立许可后，责令其停止项目建设，该公司才开始补办危险化学品建设项目安全许可手续，但没有停止项目建设。7月7日，由德州市安全监管局组织专家组对该项目进行了安全设立许可审查，明确提出该项目的平面布置和部分装置之间距离不符合要求，责令企业抓紧整改，但企业在未进行整改、未经允许的情况下，擅自进行试车，试车过程中发生了爆炸。

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案例分析：河北省某银矿空气压缩机油气分离储气箱爆炸事故案例

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1.事故经过

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1990年12月28日9时50分，河北省某银矿空气压缩机油气分离储气箱发生爆炸，死亡4人，重伤2人，直接经济损失296800元，间接经济损失28000元。由于调试现场在野外，除空气压缩机损坏外，没有其它损坏。该储气箱是由湖南某压缩机厂制造的，1989年8月出厂。出厂时材质方面无资料，也没有进行必要的出厂检验，如：射线检测、水压试验和气密试验。该储气箱直径为750毫米，长为1500毫米，厚为6毫米。所有焊缝均为手工电孤焊，环向焊缝为单面无垫板对接焊。(90%的从业者都关注了'压缩机网'微信公众平台)

1990年10月28日区长组织空压机手对空压机进行检查调试，确认无问题后进行启动空负荷运转，未发现异常，即将进气手柄拨至负荷位置，运转一分钟后，储气箱就发生爆炸。爆炸后，靠近操作侧一端装有滤油装置的封头环焊缝全部断开，封头飞出100多米远，筒体向另一侧飞出5-6米远，撞到石头上致使严重变形破裂。检查焊缝时发现在丁字焊缝处损坏，周长2250毫米的环焊缝上只有两处焊透，分别为180 毫米和50毫米，其余焊缝均为未焊透，焊接金属熔深厚度仅为3-4 毫米，且存在气孔、夹渣等缺陷。此外，在压缩机调试时操作人员对安全阀、压力表等安全附件进行了检查，均齐全、灵敏，操作人员的操作程序也符合说明书的要求。

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2.事故原因

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（1）造成这起爆炸事故之直接原因是该压缩机厂制造的油气分离储气箱产品质量低劣，不符合国家的有关标准要求。因此，在设备调试时即发生设备爆炸事故。

（2）压力容器设备在投入使用前，应按国家有关规定，办理使用登记手续。在技术资料不全的情况下，应先核实设备质量状况，在情况不明时，盲目进行调试，使存在的事故隐患没能及时发现。

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（3）设备调试现场没有依据有关规定做好安全防护工作，设备周围工人太多，导致较大的伤亡。

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机械事故

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典型的压缩机机械事故有活塞杆断裂、气缸开裂、气缸和气缸盖破裂、曲轴断裂、连杆断裂和变形、连杆螺栓断裂、活塞卡住与开裂、机身断裂和烧瓦以及离心式压缩机叶片断裂、离心式压缩机机组振动等。压缩机零部件的损坏同样可酿成破坏性事故，有时还会毁坏整个压缩机站、厂房和建筑物，甚至造成人员伤亡。(90%的从业者都关注了'压缩机网'微信公众平台)

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事故原因及预防措施：

1.离心式压缩机转子磨损与损坏

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在引进的大型化肥、乙烯生产装置和国内的大型炼油厂中，离心式压缩机已是生产中的关键设备。它不仅在动力消耗和投资上占的比例很大，而且设备的故障对正常生产的威胁也较大。这里重点介绍离心式压缩机、风机转子与静止元件磨损、损坏甚至轴断裂事故的主要原因与预防措施。

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主要原因如下。

• 因设计、装配、操作等原因致使转子在气缸内的轴向位置不正确，转子对中不好引起转子轴向窜动超差或产生较大的振动。
• 因高压缸内缸与外缸套高压侧的O形环和背环被冲掉，高压气体窜人低压缸，使轴向推力大大增加，引起止推轴承磨损或烧坏，使转子轴向窜动，轴向位移失去控制。
• 缸内级间气封及叶轮口环气封的密封齿空腔内存在很多油污或催化物质（如触媒粉），级间气封严重损坏，气封齿在圆周方向成锯齿状，因气封间隙增大，级间泄漏量随之增大，造成轴向力大大超过设计值而使止推轴承烧坏。
• 因转子的热膨胀、机组倒转或操作时塔回流量加大，致使各级压力上升而造成转子瞬时窜动或轴向位移。
• 泵联轴节橡胶块被切断，致使离心式压缩机流量突然下降，吸人温度超高，引起转子与止推轴承损坏。
• 因轴承质量低劣，发现问题未及时停车，致使前轴承盖、轴、叶轮、密封圈等受到不同程度的损坏。
• 因转子强烈振动，致使转子与密封部位接触而造成磨损。
• 在变工况运行中，产生旋涡、旋转失速等不稳定气流或发生喘振，致使转子运行不稳定而发生磨损、损坏。
• 转子有裂纹等制造缺陷，抗扭能力降低，致使转子在运行中断裂。
• 气体中的某些成分与存在的催化物在一定温度下形成固体或沉淀，致使中间级迷宫密封和平衡活塞的间隙堵塞，引起末端推力不能平衡，推力轴承、轴严重磨损或损坏。
• 管路堵塞或压缩机内吸入异物，致使转子等部件磨损。
• 探头间隙和接近器输出电压不成线性关系，接近器劣化失效，致使误动作，产生较大的轴向位移。
• 转子各密封部位的间隙安装不良及部件松动。
  
  

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预防措施：

• 合理设计、安装，正确操作。为实现准确的对中，应保证基础尺寸合适，具有足够的强度；底板刚性好、砂浆材料适宜，并在良好条件下灌浆；管子应很好地固定并具有足够的挠性；挠性联轴器应采用过渡配合安装；正确确定对中允差。
• 检查、修复级间密封，并使用轴向位移仪监控轴的轴向位移，以防止高推力负荷发生。
• 采取必要的防气蚀、腐蚀措施。
• 严格按照操作规程运行。
• 发生吸人温度稍稍超过设计指标时，如果压缩机转速还有潜力，可适当提高转速以避免喘振发生。
• 确保轴承质量，发现问题及时修复或更换。
• 及时停机检查振动的原因并予以排除。
• 在变工况运行时，注意操作时必须遵循“升压时先升速，降速时先降压”的原则，防止转速过低，出口压力升得过高。通过控制仪表调节喘振循环阀。
• 保证转子制造质量，运行前必须认真检查，发现问题不可投入运行，应立即修复、更换。
• 在压缩机吸人口处采用高效袋滤器，在每一中间冷却器管束部分设置分离器，除去油污和催化物。
• 彻底进行系统检查，除去管路和压缩机内的异物、铁锈。
• 对轴向位移仪等安全保护装置要定期检查，确保其测试精度与可靠性。
• 安装时，确保密封元件的间隙，紧固松动部件，加设防松部件。
  
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2.离心式压缩机、风机叶片断裂

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叶轮是离心式压缩机、风机惟一做功的心脏部件，而高转速、大流量、高压力比、大功率和变工况等苛刻工作条件对叶轮的设计、制造技术、加工精度及维护提出了更高的要求。一旦发生叶轮损坏、叶片断裂甚至解体破坏事故，不仅损坏转子，而且随转速增加将引起剧烈的振动，使其无法操作，严重威胁压缩机、风机连续、安全稳定运行，将造成巨大的经济损失。

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离心式压缩机叶轮多采用焊接和铆接的结构形式。叶轮损坏多发生在离心力最大的叶轮外缘和应力较高的轮盖进口侧以及铆钉的松动或断裂部位，也有的叶轮前盘连同叶片从与后盘焊接处发生断裂。通过大量事故分析表明，叶轮破裂的断面无明显的塑性变形，几乎全部是宏观脆断。因此，叶轮破坏大部分属于应力腐蚀，其次是疲劳腐蚀。

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应力腐蚀是指叶轮材料在受到应力和腐蚀的双重作用下产生应力腐蚀裂纹而导致的脆性断裂。应力腐蚀裂纹一是由于局部腐蚀引起的，二是在腐蚀环境中，材料因腐蚀反应生成氢气从而产生裂纹并扩展，后一种属于氢脆断裂。

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疲劳腐蚀是指叶轮在处于振动的状态下，受到交变应力和叶轮与轴的复合振动应力的双重作用，在其薄弱部位产生局部变形，以致超过材料的疲劳极限而产生裂纹。随叶轮的连续不断地振动，裂纹逐渐扩展，最后导致叶轮疲劳断裂。

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通过大量的事故统计分析可知，设计制造缺陷、安装和检验不合理、气体与酸泥腐蚀、转子动不平衡引起的共振以及频繁地在喘振区运行等，是导致离心式压缩机、风机叶片断裂的主要原因。

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事故原因与预防措施：

（1）设计制造缺陷。

叶轮结构设计不合理，叶轮材料中存在若非金属夹杂物，使其机械性能降低，特别是在仅有几个毫米厚的轮盖边缘上含有夹杂物，使叶轮产生局部应力集中源，从而大大降低疲劳强度；制造缺陷是指焊缝本身和热影响区缺陷以及叶轮加工表面粗糙，如叶片与轮盖之间没有全焊、未焊透、存在气孔、咬边等，若非金属夹杂物刚好在此区域，就更加剧了裂纹的产生和扩展；叶轮与轮盖焊接后使轮盖热影响区内组织发生变化，该区的强度、硬度相对原组织降低，若非金属夹杂物正好处在变化前后组织的交界处，就进一步促使应力集中源的形成，进而促使应力腐蚀裂纹产生，以致发生叶片断裂。

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预防措施：

1发生上述故障时，应立即停车，组织有关人员对损坏部件进行检查与事故分析；改进叶型设计，避开共振，改变传统离心式压缩机、风机叶轮设计方法，一可采用安全寿命设计，即在有效寿命期间，叶轮不得产生裂纹，二也可采用可靠性设计，即在叶轮存在缺陷或有损伤的条件下，应用断裂力学理论预测出断裂寿命，采取有效的预防措施；选用耐腐蚀、高强度的叶轮材料，确保叶轮加工质量，采用高形状精度和高表面粗糙度加工；在叶轮轮盘外缘两叶片之间部位可磨削圆弧；采用超声波无损探伤，从各个方向对焊缝和热影响区进行严格检查，及时发现焊缝和材质内部缺陷；叶片与轮盖之间应全部焊透，焊后必须进行消除内应力处理；消除过大的振动源，调整共振频率，使叶轮振动控制在允许范围内；修复后的转子应严格进行动平衡、无损探伤和超透试验。

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（2）气体与酸泥腐蚀。

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石油化工用离心压缩机输送的介质大多具有较强的腐蚀性，例如CO2、NH3、CO和H2，它们在一定条件下生成氨基甲酸铵（NH2COOONH4）等，即使是空气压缩机、风机，由于空气和工业烟气中含有SO3、SO3等酸性气体，湿度大时将形成亚硫酸、硫酸，它们对叶轮都有不同程度的腐蚀作用。裸露的叶片长期受气体和酸泥的腐蚀，在没有进行定期检查或段间冷却器、分离器液面指示失真、报警失灵情况下，使下一段人口气体带有酸性，在焊接叶片的焊接缩孔、气孔处形成腐蚀坑，同时伴有部分氢渗现象，易形成疲劳源，致使叶片在受到高应力和腐蚀时发生脆性断裂。

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预防措施：

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采用耐腐蚀高强度的不锈钢焊接叶轮，焊后进行热处理，其表面进行防腐涂层保护；尽可能降低工艺气中CO、CO2的含量，并控制其合成气出口温度不能过低，一般≥38℃，以防止氨基甲酸铵的生成；定期排出中间冷却器内所生成的含有亚硫酸、硫酸的冷凝水，使其导出机外；安装高效的吸气过滤器（如脉冲式袋滤器），以降低压缩机、风机进口的流速，减少空气中所含的雾状水滴与粉尘；严格检查叶轮的腐蚀情况，并及时清除叶轮内部和表面的沉积物。

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（3）转子的严重振动。

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由于叶轮设计欠佳，使危险振型没有避开共振；叶片制造缺陷，在施工或检修现场进行了不适当的调整、调换，造成驱动机与压缩机主轴对中发生了偏离；叶轮安装不够紧密，或因磨损、腐蚀的不均匀，灰尘在叶轮上积聚，个别叶片折断等，使叶轮不平衡，将引起较大的振动。特别是叶轮的自振频率与扩压器、回流器或气体管道的自振频率相吻合时，将产生共振，这对叶轮的安全运转威胁很大。(90%的从业者都关注了'压缩机网'微信公众平台)

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预防措施：

消除过大的振动源，调整机组的共振频率，使叶轮振动控制在允许范围内；精心安装，确保转子对中良好；发现转子不平衡时，应查明原因并加以消除，必要时可在高转速动平衡机上进行试验；在变工况运行时，要避免发生负荷突变，严格控制调速范围，严防转速过低使叶片振动频率落人共振区；采用轴振动频谱分析的方法，及早发现主轴的异常振动；严格控制进油温度，适当增加油的黏度；从压缩机顶上垂直下来的进口管道不应直接压在压缩机上，必须由管道挂钩或支架来承担其重量，以防止机壳在管道重量下产生变形而使振动加剧；安装高效过滤器，及时清除叶轮上的积尘、结焦和盐垢；当发现离心式压缩机、风机机组发出异声且伴有剧烈振动时，应立即停车检查；严格按照操作规程进行操作，防止喘振、旋转失速等不稳定气流发生；密切注视压力、真空度、进气量的波动及机组的异常响声，及时发现，及早处理。

3.离心式压缩机机组振动

离心式压缩机机组常见的振动原因及预防措施如下：

（1）转子不平衡

由于转子不平衡产生的离心力与转速的平方成正比，因此，机器启动后很快就会振动，而且随着转速的提高和负荷的增加，振动将加剧。特别是挠性轴，当通过第一阶临界转速时振动相当激烈，振动频率始终与转速同步，径向振幅很大。引起转子不平衡的原因如下。

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①　运输或安装不当，转子被碰撞或停放时间过长而保养又不得法，转子平衡精度差。

②　转子发生弯曲变形。

③　机组运行中，因某些部件过盈量太小，高速旋转时致使螺钉松动或脱落。

④　叶轮上堆积沉积物，如积灰、结焦、结盐垢；叶轮被腐蚀、冲刷磨损以及铆钉松动、脱落；叶轮局部破碎。

⑤　动叶片、围带、拉筋、铆钉松动或飞脱。

⑥　齿轮联轴节加工或安装不当。

预防措施：

①　精心运输、保养，保证安装质量，重新做动平衡试验。如有必要可在高转速（n=000-40000r／min）动平衡机上进行试验。

②　控制转子热胀冷缩，使其均匀或校直。

③　紧固松动的零部件，增设防松装置。

④　清除叶轮上的污垢，修复或更换叶轮。

⑤　检查动叶片表面冲蚀、腐蚀或损伤情况，检查围带铆钉孔处有无裂纹；铆钉的严密程度；围带是否松动，铆钉有无剥落或裂纹；检查拉筋有无脱焊、断开、冲蚀或腐蚀的情况。检查中如发现有上述缺陷时，应及时处理或更换。

⑥　保证齿轮联轴节的加工质量，使其啮合良好，重新组装找正。机组安装找正不仅要求单台机座位置水平和对中，还要求汽轮机、离心式压缩机、齿轮箱机座之间在连接后仍能维持稳定运行。在机组安装找正时，应充分考虑轴系在运转中由于转子自重而产生的挠度、热膨胀和转子工作时干扰力的影响。

（2）半速涡动与油膜振荡

半速涡动是离心式压缩机径向轴承在流体动力润滑条件下，轴颈位置发生振荡的一种形式。换句话说，就是在外载荷与油膜力的作用下，轴颈沿偏移的中心位置方向移动。发生半速涡动时，一般振幅较小，涡动轨迹通常为一椭圆；振幅较大时，轨迹形状更为复杂。半速涡动是指振动角频率为轴转动角速度的一半或少于一半。发生油膜振动时，有时因轴承干摩擦而出现吼叫声。

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产生半速涡动与油膜振荡的原因如下。

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①　转子制造精度差或动平衡差。

②　轴承动力特性参数选择不当。

预防措施如下：

①　确保转子制造质量，重新做动平衡试验，配衡修正。

②　正确选择轴承动力特性参数，改进轴承结构，可采用多油楔轴承或多油叶轴承或可倾瓦轴承；将轴承间隙增大；提高润滑油油温；调整轴承高度等措施可以提高稳定性。

（3）基础不坚或下沉及共振

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在离心式压缩机运行时，基础振动振幅一般不大，而在停车时由于其他振源引起基础表面的振幅值增大，振频与转速同步，尤其是转子稍不平衡将会引起强烈振动。

产生这种振动的原因如下。

①　机器与底架固定不牢，地脚螺栓松动。

②　基础与底座间填充物脱离。

③　基础不坚。

④　基础自振频率接近工作转速或油膜共振频率。

预防措施如下：

①　重新紧固。

②　注入环氧树脂等填充物。

③　修补基础。

④　应使基础的自振频率至少避开机器工作转速的±20％，且避开“油膜共振频率”。此时基础的自振频率应避开机器工作转速的40％～50％。

⑤　因为电机的谐波激磁和磁场反作用，其自振频率为两倍的工作转速，故基础的自振频率应避开机器两倍工作转速的±15％。

⑥　因为附近地段其他机器通过管道和地基传播振动频率，根据所设计基础的隔振情况和振动的严重程度，避开工作转速的±（10～20）％。

⑦　尽可能避开转子临界转速的±10％。

（4）临界转速下共振

①　临界转速计算不精确，误差较大，或由于其他原因，使离心式压缩机工作转速与临界转速接近。

②　汽轮机调速机构失灵。

③　轴承在运转或拆装过程中，油温及轴承间隙的变化，不仅会影响转子的稳定运行，而且还会使转子轴系的临界转速发生变化。

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预防措施如下：

①　可暂时提高或降低机器的工作转速，以避开临界转速。

②　可对转子做高精度的动平衡试验，从而保证机组在共振转速区也可稳定地运行。

③　设计时，应使临界转速至少高于或低于工作转速的20％，工作转速n通常规定为：

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刚性转子 n≤0.7n k 1 （n k 1为一阶临界转速）

挠性转子（1.3～1.4）n k 1 ≤ n ≤0.7n k 1 （n k 1为二阶临界转速）

（5）结构共振

结构共振是指机器某些部件或组装机器本身发生共振。(90%的从业者都关注了'压缩机网'微信公众平台)

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①　机器本身各部件之间的振动频率吻合，如叶轮与扩压器、回流器叶片数的关系引起的共振。

②　外界振动频率恰好与机器的涡动频率相吻合，如管道的脉动引起的共振，它将引起转子或轴承处的共振涡流。

③　外来激振力作用所产生的频率，与机器本身某部件振动频率吻合。

预防措施如下：

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改变部件的设计，改变部件的自振频率，设法避开共振频率。

（6）部件松动

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部件运行中松紧程度不同，其振幅是不相同的。通常，振动的频率两倍于工作转速，尤其是机组运转方式发生改变时，振动将会加剧。

如离心式压缩机支撑瓦紧力不够，引起调节块松动，造成振动偏大，调节垫片因经常受脉冲应力冲击而破坏，从而引起轴中心下移，造成更为严重的振动，使机组停车。

一般采取的措施是紧固松动部件，或增设防松装置。

（7）转子与固定元件或密封件之间的摩擦测得的振动图像无规律，振动的频率与机器的工作转速同步，而且频率从低到高，波动范围比较宽，启动或停车时能听到金属弦声。发现此种形式振动时，可采取卸拆检查、重新组装的方法予以消除。

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Charlie_Peng

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