mvr蒸气压缩机因平衡阀未关导致的叶轮损坏事故分析

2020年03

月

MVR 蒸气压缩机

因平衡阀未关导致的叶轮损坏事故分析

李勇（山东瑞福锂业有限公司，山东肥城271600）

摘要：机械式蒸汽再压缩（MVR ）蒸发系统，其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，通过高速旋转的叶轮，把

电能转换成热能，提高二次蒸汽的焓，被提高热能的二次蒸汽打入加热器进行加热，以达到循环利用二次蒸汽已有的热能，通过蒸发器自循环来实现蒸发结晶的目的。高能效蒸汽压缩机作为系统中的核心设备，因其高速旋转，发生设备事故的后果严重，除了自身设备价值较大外，还因该设备没有备机，出现故障停机会造成整个生产系统停车，减产损失无法估量。因此对于工艺操作人员来说，业务熟练、责任心强应作为车间管理的重心，以确保其稳定安全运行。关键词：MVR 蒸汽压缩机；平衡阀；未关；叶轮损坏

1事故经过

生产二班后约7点40分左右停止压缩机进行返罐，8点45分左右返罐完成，接着进料升温，9点左右开启压缩机进行蒸发，9点51分振动值超设定值跳停，这时发现压缩机进出口温度达到200℃并超出量程，通知仪表对热电偶进行了更换，11点20更换完毕。11点33分开启压缩机，随后振动值超设定值跳停。接着通知仪表对振动传感器进行维修，11点55分再次开机，振动值再次超设定值跳停，通知仪表对振动传感器和信号变送器进行更换，1点30分更换完毕，1点36分再次进行试机，在电机频率加到38Hz 时超振动值跳停，随后车间组织人员开始对蒸发器进行排液降温，2点51分降温后打开压缩机进口人孔对压缩机叶轮部位进行检查，发现叶轮端面与蜗壳配合位置有摩擦飞毛现象，接着对压缩机进口进行拆检。

2事故原因及责任分析

2.1事故原因分析

对于蒸汽压缩机出现的故障，我们从机组DCS 操作系统中保存的震动、温度、电机频率等指标进行分析判断。（1）蒸汽压缩机震动趋势：自9点加料开启蒸汽压缩机，压缩机震动指标在9点38分有短暂上升，之后震动处于波动上升状态，至9点51分超振幅保护设定值60um 连锁跳停，连锁跳停说明机组震动保护连锁功能是完好的。下图为震动趋势画面截图：（2）蒸汽压缩机高速轴承温度趋势自9点加料开启压缩机，压缩机高速轴前轴承温度缓慢升温至42°左右，至9点38分迅速下降至16度左右（轴承温度下降表明高速轴与轴瓦之间的液膜摩擦消失，无摩擦热产生），之后温度在25-42度之间波动至停机，高速轴后轴承温度在整个期间处于42度左右平稳的状态；（3）蒸汽压缩机电机输入变频及电流趋势：自9点加料开启压缩机至9点51分压缩机跳停，电机变频输入始终为43Hz ，电机电流在整个过程中为58A 呈下降趋势，能量输出转换正常；（4）蒸汽压缩机出口蒸汽温度趋势：压缩机出口蒸汽温度自9点至9点04分，二次蒸汽温度自80℃升至118℃（工艺设定上限温度），然后15分钟的时间至9点19分压缩机出口二次蒸汽温度攀升至热电阻量程上限205℃，8分钟后热电阻过流熔断。

（5）蒸汽压缩机出口蒸汽温度趋势：压缩机进口蒸汽温度

自9点至9点04分，温度自80℃升至118℃（进口温度没有降低，说明期间没有热交换），然后15分钟的时间至9点19分进口温度攀升至热电阻量程上限205℃，8分钟后热电阻过流熔断，压缩机进口蒸汽温度趋势截图与进口的类似。（6）蒸汽压缩机平衡阀开度趋势：MVR 系统自开启至压缩机跳停，平衡阀没做任何调整始终处于85%开启状态。下图为MVR 蒸发系统简图：

平衡阀又称防喘阀，在MVR 系统启动或运行中，为了避免蒸汽压缩机的喘振，将压缩机的出口气体循环进入进口，使压缩机入口气体流量增大到大于机组的喘振流量，保证压缩机平稳运行。开机操作规程明确要求机组启动前平衡阀处于开启状态，机组启动后根据机组的运行状态逐渐关闭平衡阀。根据平衡阀开度趋势截图，了解到整个启动过程中操作人员没有按照规程进行调整平衡阀的开度，压缩机对进出口管道内的空气进行做功升温，空气自机组平衡管路循环加热，系统内的空气在20分钟内（9点-9点19分）温度升至205℃，达到热电阻量程上限直至熔断烧毁，9点38分蒸汽压缩机蒸汽流道内空气温度异常升高，叶轮受热膨胀与蜗壳接触摩擦，印证了当时机组震动传感器显示的震动急剧上升，超过震动保护机组跳停，同时因叶轮继续膨胀与蜗壳接触抬高了前轴径，轴承油膜因无轴颈载荷不再生热，润滑油对轴承快速降温，对应当时高速轴前轴承温度由42℃快速降至16℃；

9点27分机组蒸汽出口温度检测热电阻熔断后系统默认蒸汽温度为0点状态，所以在该时点喷水降温阀门自动关闭，因为整个过程中没有蒸汽产生，冷凝水槽中也没有液位，所以在这个过程中也无水可喷进行降温，压缩机进出口气相温度趋于

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一致。

2.2事故责任分析（1）通过上述分析，该事故属于严重的人为操作事故，系统加料开启压缩机后，操作人员直接输入电机变频参数43Hz ，操作规程要求应根据系统压力、温度的变化缓慢加大压缩机变频输入，并且操作人员未能及时调整关闭平衡阀，对空气持续做功生成热量无法转移，造成叶轮受热膨胀与蜗壳剧烈摩擦导致事故发生；同时二次蒸汽温度在较短的时间内上升超出工艺指标要求，操作人员没有采取任何措施进行干预，岗位主操没有起到相应的作用；（2）生产调度及车间管理人员对压缩机震动连锁停机无视公司相关文件及管理制度，盲目违规指挥处置，不组织人员查明机组震动超标真实原因，反而组织自控人员检修温度测点，并安排班组再次启动蒸汽压缩机组，启动后因震动保护停机，没有组织设备、电仪技术人员进一步查找震动超标原因，反而怀疑该震动数据的真实性，组织仪控人员检修更换传感器，并组织运行大班重复2次开机，均因震动保护无法启动运行。

3事故应对措施

（1）要求各生产车间严格执行设备故障逐级汇报制度以及

设备事故处置的四不放过原则，今后公司内凡10万元以上重大价值、单一无备机设备出现故障后，须有设备、电仪部门负责人会诊汇报主管生产副总和设备副总后方可再次启动投用，价值100万元以上的设备故障修复后须有总经理同意方可再次启动投用；（2）公司主管培训部门需进一步制定职工培训学习计划、制定详细的培训考试考核计划审批执行，每月组织调度、中层生产管理人员、值班长、操作人员、维护人员进行公司各项管理制度以及机械、电气、仪表自控等专业知识的教育培训考试，考试成绩与绩效工资进行挂钩，考试不合格给予一次机会补考，补考不合格的调离岗位；（3）由技术部牵头，工程设备部、电仪车间、焙浸车间、碳酸锂车间、氢氧化锂车间配合，按规定的时间对涉及工艺指标的各种连锁进行梳理规范，经审核审批后形成正式文本下发执行，并制定每月核查上述连锁完好的签字制度，制定关键连锁权限变更审批制度（由生产提出，安全科、技术科、工程设备部、电仪车间会审后，总经理审批），签字文件每月底交工程设备部核查存档；（4）技术部做好全公司范围内的各项工艺技术指标及管理考核制度的完善制定工作，按规定的时间编制完成岗位工艺培训资料，拟定考核题库，夯实工艺技术基础管理工作；（5）为确保公司6套MVR 蒸汽压缩机安全可靠运行，防止出现类似事故，由技术部牵头，工程设备部、碳酸锂车间、氢氧化锂车间、电仪车间配合，增加MVR 蒸汽压缩机进出口二次蒸汽温度、喷淋系统报警停车连锁功能，联系蒸汽压缩机配套厂家增加程序安保系统；

4结语

对于本次工艺操作事故，暴露出了公司因扩能出现的岗位

人员操作水平、基层管理人员业务能力不能适应的现实情况，以及生产出现问题后如何程序化处理的诸多问题。对此，要求生产系统每一位员工对自身、对本部门全方位进行自查自纠，不断摸索学习，提高业务技能，充分落实公司的每项管理制度，夯实基层管理水平，以适应企业快速发展的需求。

作者简介：李勇，（1973-），男，汉族，工程师，山东省泰安市肥城市人，大专学历，机械设备专业，从事化工设备安装与使用管理。

浅谈压力容器在湿硫化

氢环境下的氢损伤

刘义伟（德州市产品质量标准计量研究院，

山东德州253000）

摘要：因承压设备损伤模式识别（GB/T30579-2014）对湿硫化氢环境下的氢损伤介绍过于笼统，使压力容器检验人员对湿硫化氢环境下的氢损伤认识不足，往往在检验过程中对湿硫化氢环境下的氢损伤重视不够，既使进行了氢损伤方面的检验，也因缺乏必要的分析和判定，导致氢损伤的检验失去了应有的作用和意义。文章分析了压力容器在湿硫化氢环境下氢损伤的类型、并讨论了氢损伤的类型的联系与区别，希望对压力容器定期检验具有一定的参考价值。关键词：湿硫化氢；氢损伤类型；联系与区别

湿硫化氢环境存在于石化行业的各种压力容器中，因其常常被忽视，所以湿硫化氢环境下的氢损伤对压力容器的危害性更大，因此探讨压力容器在湿硫化氢环境下的氢损伤对压力容器的定期检验具有重要意义。

1湿硫化氢环境下电化学腐蚀的过程

硫化氢本身对压力容器并无腐蚀性，但是在有水的情况下就会形成H 2O-H 2S 环境，即湿硫化氢环境，在湿硫化氢环境下，H 2S 会发生电离，其电离过程如下：

H 2S↔HS -+H +（1）HS -↔S 2-+H +（2）

此时在压力容器表面发生的电化学反应为：

阳极反应：Fe+HS -→FeS+H ++2e -（3）阴极反应：

2H ++2e -→2H ad →H 2↑

（4）

2H ++2e -→2H ab

（5）

其中H 2-氢分子；H ad -吸附氢；H ab -吸收氢。

从上述反应过程中可以看出，本来在压力容器表面的氢离子（H +），与从阳极反应释放的电子（e -）按照公式（4）结合成吸附氢H ad 。由于吸附氢H ad 之间具有较强的亲和力，很容易在压力容器表面结合成氢分子（H 2）释放出去，但由于H 2S 在水溶液按照公式（1）、（2）电离出了HS -和S 2-，HS -和S 2-的存在削弱了氢原

子之间的亲和力，使氢离子（H +）不再按照公式（4）的途径生成吸附氢H ad ，而是按照公式（5）的途径形成吸收氢H ab ，致使大量半径极小且渗透能力极强的吸收氢H ab 渗入压力容器内部，并积聚在夹杂物或某些杂质元素的偏析处，就有可能产生氢鼓包154