双加压硝酸“四合一”机组安装调试及运行经验

双加压硝酸“四合一”机组安装调试及运行经验摘要本文主要介绍了双加压硝酸“四合一”机组的安装、试车、调试工作，分析了大型压缩机组在安装、试车调试以及运行过程中各个环节主要存在问题，并提出相应的解决方案。

关键词硝酸；双加压法；“四合一”机组；安装中图分类号tq05 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2010）33-0116-031 “四合一”机组简介笔者2007年参与了新疆天利高新7.5万t/年己二酸工程项目建设，其中硝酸工段的核心设备“四合一”压缩机组由陕鼓制造，采用双加压法制备硝酸。

“四合一”压缩机组是该项目同类设备中最大的压缩机组，也是该装置的关键设备。

双加压法是制备硝酸中一种比较先进的生产工艺，具有设备结构紧凑、生产工艺先进、生产效率高、节能效果明显以及生产安全可靠的优点。

“四合一”机组是关联工艺前后过程，向系统提供和从系统回收能量的核心设备，通过该设备，硝酸生产的过程中的主要动力消耗将完全实现系统自行提供，并略有富裕外输。

正常运行时不需要外供蒸汽，汽轮机仅用于机组的起动和非正常工况。

“四合一”机组的使用在使得工艺流程前后的四个过程组合在一起完成的同时，也使得双加压法硝酸装置显得更加的简洁和完善。

双加压法硝酸生产中所用的“四合一”机组是由汽轮机、氧化氮压缩机、空气压缩机、尾气膨胀机以及减速箱组成。

汽轮机为凝汽式，氧化氮压缩机一般为3级离心式，空气压缩机可采用14级动、静叶可调轴流式，尾气膨胀机为第1级静叶可调4级轴流式，机组的布置如图1所示。

2 “四合一”机组的安装及试车调试2.1 机组的安装由于机组的转速高且功率大，其安装、调试工作是一个相对较庞杂的工程，因此在机组的安装前应根据机组的构成以及运行原理等，制定了一个详细的安装方案和施工过程的统筹计划。

在施工人员方面，挑选了技术水平高，具有丰富的作业经验的技术人员、施工人员，组成了一个施工能力较强的队伍，保证了高质、高效的施工过程。

在施工工程中，做到了精心组织、合理安排、同时严格要求，确保机组的安装质量。

机组的整个安装过程大致可以分为：设备验收进场→基础验收、复测→凝汽器安装→润滑油调节油站及其附属设备安装→汽轮机底座安装、找正→联合底座安装、找正→汽轮机安装→氧化氮压缩机安装→齿轮箱安装→轴流压缩机安装→尾气透平安装→两级射汽抽气冷凝器安装→密封气加热器、空气加热器安装→放空消音器安装→高位油箱安装→附属管道、设备安装→仪电控制系统安装→控制系统调试→管路试压→吹扫清理→油循环→单机试车→中交。

在安装的过程中，关键部位安装应该予以高度重视，需注意的关键事项有：垫铁的安装，底座的就位、找平、找正，机组二次灌浆，机组的对中找正﹙主要是机组整体﹚等，在下文中将会作详细的论述。

2.2 机组的试车及调试机组的试车应分步进行，主要包括以下3个步骤：1）汽轮机单机试车；2）机组空载试车；3）机组负载试车。

首先在单独试汽轮机运转无问题之后，进行整台机组的空载试车。

试车时应按原设计的升速曲线将速度升到第一个速度梯度时，确认轴振动、位移以及轴承的温度和回油情况等是否处于警报值内，若都处于警报值内，说明该机组的安装找正处于优良状态。

然后通过确定各单机的临界转速，确认提速过程中存在的临界转速区，之后可以试着将速度提到不同的梯度，并在该速度下稳定运行一段时间，以确认其工作的稳定性。

通过这样一个过程之后，基本上可以确认设计的升速曲线是否具有可行性。

机组的空载试车完成之后，接着就可以进行机组负载试车。

机组负载试车过程中，着重解决的主要问题一般包括：1）确定空气压缩机的静叶开度。

通常机组转速达到到10 000r/min时才开静叶，空气压缩机则是先开静叶、然后再关防喘振阀，而氧化氮压缩机则是一边开静叶、一边根据压差关防喘振阀，整个操作过程必须有条不紊的进行，操作过程中要特别观察是否有喘振现象，以免造成联锁停机。

当需要加载时，应先提高机组的转速，然后开静叶，待转速达到12 500r/min的同时，静叶开度也必须大于40%；2）尾气透平膨胀必须负载作功。

机组达到点火条件前必须用大量的蒸汽对锅炉进行预热，一般应使氧化炉过热段的温度达到180℃，尾气透平的温度在160℃左右，尾气透平一级静叶关80%，以使得透平作功。

在操作过程中要注意到，尾气透平机的出口温度不能够低于4℃，在实际操作试车过程中一般在24℃以上；3）确定吸收塔的最佳充液条件。

在经过反复试验后，应该确认空气压缩机的一次空气量，出口压力以及氧化氮压缩机的出口压力，以保证在达到这些条件之后吸收塔充液处于最佳状态；4）确定整个机组的点火条件。

在吸收塔充液合格之后，经过反复调试，确认汽轮机转速、一次空气量、空气压缩机出口压力、氧化氮压缩机出口压力以及负载等多项数据后，即可得到机组的点火条件。

3 “四合一”机组的安装常见问题、运行故障分析及相应的解决方案笔者在己二酸项目建设过程中，经过实践和思考，发现机组在安装过程中易出现的质量问题，并提出了相应的解决方案。

对以后安装机组起到一定指导作用。

3.1 施工过程中存在的主要问题及解决方案3.1.1 施工过程中主要问题垫铁的安装、底座的找平、机组的二次灌浆、机组的对中找正等的方法不正确或者安装质量不过关，极易造成机组在安装之后试车过程中产生振动、噪声过大，工作运行不稳定，产生连锁报警的情况，对装置的长久平稳运行产生影响。

3.1.2 可行的解决方案1）垫铁的安装：垫铁的安置采用压浆法安装的方式。

按图纸要求，在安放调整垫块的位置凿出20mm左右的方坑，用混凝土将调整垫块找平、找正后固定好，之后机组的找平找正就可以直接利用调整螺丝在调整垫块上进行调整。

该方法可保证垫铁与设备底面间的接触达到100%，找平更加方便可靠。

2）底座的就位、找正、找平：由于底座下表面及基础面上可能存在油污、锈蚀及灰尘等，底座在起吊前应清除。

同时对各个螺栓孔周遍500mm范围内的基础上表面铲出麻面，麻面深度不小于10mm，密度以每平方米3~5点为宜，表面不得有疏松层或油污。

底座的位置和水平度可通过底座上的调节螺栓来实现，具体要求如下：机组中心线应与基础中心线一致，偏差不得大于5mm；标高允许偏差±3 mm~5mm；底座的水平偏差不得超过0.05mm/m，横向偏差在0.1mm/m以下；底座在安装找平后，底座下应用临时垫铁垫实，二次灌浆后可将调节螺栓松开，稍微拧紧地脚螺栓。

使用平尺和水平仪检测底座上轴承箱的支承面及机壳的支承面的水平度。

3）二次找正（1）一次灌浆5天后进行二次找正，找正之前先将压缩机每个支承板与底板之间插入4个厚度相同的垫片，垫片规格为0.1×20mm。

（2）将三盘千分表固定于齿轮箱轴承上，通过调整调平螺丝进行径向和轴向找正；或用水准仪进行标高调整，采用两块精密水平仪进行水平找正。

纵向水平度不大于0.02mm/m~0.05mm/m，横向水平度不大于0.1mm/m，标高偏差不大于1mm/m。

4）机组的二次灌浆（1）在垫板周边200mm范围内用木板支模，木模必须坚实耐用、锚固良好而且可以防止泥浆泄漏）；灌浆料采用h系列灌浆料。

（2）按照厂家提供灌浆方法进行二次灌浆。

注意灌浆前将顶丝涂抹黄油用塑料布裹住。

为了不形成气泡，事先必须彻底捣拌；（3）拧下调平螺丝：灌浆3天以后，对称的拧下调平螺丝；（4）紧固地脚螺栓：二次灌浆10天后对称的紧固地脚螺栓；（5）重新检查水平度，如果不平，通过调平螺丝和调整底板和支撑板之间的垫片校平水平度，松开调平螺丝即可。

5）机组的找正：机组一般有齿轮箱与电机之间以及齿轮箱与压缩机之间两个联轴器，压缩机组的对中找正是通过对三个部分靠背轮之间的径向和轴向偏差的调整螺钉进行调节的。

因三个部分的结构、速度以及介质温度等因素，其转轴的受热位移存在一定的差异，因而出厂时均有一个冷态找正偏差值，以便对正常运转时各部分转轴位移进行适当调整，具体的可以参考厂家提供的数据。

联轴器的安装：1）基本安装步骤（1）检查联轴器未受损坏，特别注意毂盘和插口的凹口处，安装联轴器时注意所有的模线缝必须对齐。

（2）如果拆卸拆卸板螺栓和螺母，将垫圈从毂盘/薄膜上拆下来。

注意不要拆卸薄膜组件，将毂盘/薄膜安装到轴上，然后将轴校直。

（3）当设备用螺栓固定后，按照设计图中的尺寸设定参考长度（法兰面之间的距离），要考虑到操作中可能发生的轴向位置和热膨胀，操作间距应尽可能接近布置图中所示的距离。

2）在水平和垂直方向校准轴中心线（1）径向位移的读数：首先，垂直平面的千分表归零，依照正常运转方向同时转动二轴，每隔90°记录表的读数。

如果千分表的测杆从起始位置向内移动时，读数为正值，如果相反，则读数示为负值。

（2）轴向位移的读数：轴的轴向位移（联轴器的角位移）采用两个放在相对180°位置上的千分表进行测量，表的初始读数都归到零。

为测量轴向位移，使用两个垂直放置的千分表，把读数归零。

同时转动两轴，每隔90°记录千分表的读数。

3.2 机械方面存在的问题及解决方案3.2.1 存在的问题1）氧化氮压缩机中分面泄漏问题一直是困扰国内制硝酸装置长周期、高负荷、优化运行的“瓶颈”问题。

一般治理泄漏的方法主要是通过更换使用不同种类的密封胶，同时在中分面添加铅丝来解决。

但这样仍然会存在有泄漏，特别是在负荷增加时，泄漏量也明显的随着增加；2）轴流压缩机径向轴瓦温度偏高，有时甚至达到90℃；3）齿轮箱轴瓦温度过高，容易造成机组停车事故的发生。

3.2.2 可行的解决方案1）氧化氮压缩机中分面泄漏问题，一般是由这样两方面的原因造成的：其一是氧化氮压缩机中分面上下壳体的接触表面加工精度不够，表面最大误差达可能达到0.5mm以上；其二是中分面的螺栓预紧力不足，特别是在入口端，往往由于设计缺陷，没有预留扳手的转动空间，导致扳手难以将螺栓拧紧。

在与设计、厂家取得联系，认为可行的前提下，可以在机壳上盖密封面开一个4.5×4mm的沟槽，镶上直径为5.5mm的耐酸氟23橡胶o型环。

同时，在下壳体密封面上同样开槽、镶环，已达到更加完美的密封效果。

通过实践的检验，该方案能有效的解决由于表面加工精度不够而造成的泄漏问题。

对于螺栓预紧力不足的问题，针对壳体的具体外部形状以及中分面各部螺栓的实际位置，可以将无法用力、不利于拧紧的入口端中分面螺栓采用细牙螺栓。

这样，在同样的拧紧力下，得到的预紧力将更大，同时还可以增大中分面的接触面积，解决由于螺栓预紧力不够而造成的泄漏。

2）针对轴流压缩机径向轴瓦温度偏高以及齿轮箱轴瓦温度过高而导致的机组停车问题，可以采取适当刮研，加大该处轴瓦间隙，以增加润滑油流量，能更多的带走轴承处的热量，达到降低温度的目的。

一般在处理之后，上述温度均能降至75℃以下。