根据辽宁省劳动局工厂危险程度分级要求，结合辽河化肥厂的实际情况，我们负责辽河化肥厂合成氨车间压缩岗位四大机组的调查实验工作。调查实验从2002年10月6日至11月5日，时间为1个月，调查内容包括《工作危险程度分级状况调查表》（表略）。本文主要论述了对辽河化肥厂合成氨车间压缩岗位103-J合成气压缩机的危险性分析。
合成气压缩机是合成氨车间的心脏设备，美国德莱塞克拉克公司（Dre sser clark）制造，由低、高压两个缸组成。低压缸（型号2BC9）为第一段，分9级；高压缸（型号2BF9-8）包括第二段及循环段，分为7级和1级。驱动汽轮机为美国迪拉瓦（DelAvAL）公司制造，由高、中压两台汽轮机组成，其中高压汽轮机103-JA（型号GJMV-DC）为背压式，分2级；中压汽轮机103-JBT（型号为GJMV）为冷凝式，分6级。机组配置见图1。
注：1.103-JL.P. 压缩机低压缸2BC9；2.103-JH.P. 压缩机高压缸2BF9-8；3.103-JAT. 高压汽轮机GJMV-DC；4.103-JBT. 中压汽轮机GJMV；5.104-F. 入口缓冲罐；6.136-C. 合成气/甲烷化炉进料气换热器；7.116-C. 段间水冷却器；8.129-C. 段间氨冷却器；9.105-F. 段间分离器；10.124-C.124-CB后冷却器。
图1 103-J合成气压缩机机组配置图
用103-J合成气压缩机压缩合成气是液氨生产阶段的第一步。合成气压缩机从104-F吸入气体，在压缩机的低压缸压缩到合成所需最终压力的1/2左右，低压缸出口气经过3个中间冷却器（136-C、116-C、129-C）的管侧，依次分别被甲烷化的工艺气体、冷却水和冷冻剂氨所冷却，从最后一个氨冷器129-C出来的气体，经分离器（105-F）将气液全部分离，冷凝的液体排掉，剩下的干气从分离器的顶部离开，再与压缩机高压缸的返回气汇合，进入高压缸的进口。合成气在压缩机的高压缸进一步被压缩以后，又与合成塔来的循环气汇合，从高压缸的侧面进入最后一个循环级叶轮。汇合后的气体从高压缸排出送入合成回路，进入合成塔（105-D）。合成塔反应温度约为454℃~480℃，压力为14.06MPa~14.76MPa时，通过触媒r的合成气氮氢气，有一部分就合成为氨了，离开最后一层触媒的合成塔出口气中的氨浓度为12%。这样经过合成气的循环压缩，液氨就不断产生。
压缩岗位共有17人，分5班作业，其中岗长1人，工程师1人，操作工15人。每班现有操作工3人，包括主操1人，副操2人，现有的操作工对机组的性能比较熟悉，经过专业培训，并经考试合格，已获得特种作业证。自1976年投产以来，没有因为操作失误而停车，操作工应变能力较强。103-J合成气压缩机两次火灾事故都是因为操作工及时发现果断处理，才免于扩展成更大的事故，使二次事故损失减少到最低程度。
自1976年投产以来，103-J合成气压缩机共发生2起大的事故，都是因103-J合成气压缩机备件故障，最终引起火灾事故。
第一次火灾发生在1982年9月6日2时30分左右。由于103-J合成气压缩机高压缸转子突然损坏（国产转子），高压缸两端密封系统严重磨损，造成密封油大量泄漏，高压密封油槽液位急剧下降，致使低液位报警。同时辅助油泵启动，并继续降到联锁停车值，联锁动作，103-J合成氨压缩机自动停车。由于液位下降非常迅速，由损坏到停车这一过程发生的时间是非常短暂的。
高压缸两端的密封系统严重损坏后，大量高压（6.3MPa）氮氢气串入常压的润滑油管线，在回油总管内产生“气阻”，使回油堵塞，混合氮氢气的润滑油被迫由各联轴节呼吸口及轴端侧小齿轮端和轴径油封处喷出，油喷在透平高温表面引起着火，因混有氮、氢气，故火势迅速漫延。同时氮、氢气由回油管窜入油箱。经油箱排出后，迅速被相邻火焰引燃，因而在1~2分钟内形成了一片大火。此次火灾事故的根本原因是由于国产高压缸转子突然损坏所致，造成停产28天、直接损失109.6万元、事故总损失1691万元的严重后果。
第二次火灾事故发生在1991年12月14日，103-J合成气压缩机低压缸（103-JLP）发生严重的断轴起火事故。低压缸的止推盘、主轴断，叶轮外缘、缸体内腔磨损，止推轴承、径向轴承与高压缸的联轴节、轴端密封等损坏，氮氢混合气外泄着火，现场润滑油系统、电仪系统等被烧损，造成直接经济损失858万元，间接经济损失814万元的严重后果。
事故的主要原因是：
1）由于止推盘首先疲劳开裂进而断裂，引起止推盘轴承、径向轴承及联轴节损坏，从而加剧了转子的轴向窜动、径向振动及弯曲变形，导致主轴疲劳断裂，最终使低压缸入口密封损坏，氮氢混合气外泄着火。
2）止推盘断裂为疲劳断裂，疲劳源位于靠副端面近内孔处。
3）止推盘因原始设计原因有可能在正常工作转速下共振，在特定条件造成断裂。
4）在径向轴承失效时，转子第二临界转速有可能下降至工作转数，造成轴的动力破坏。
5）事故前，工艺状况正常，断裂事故有发生宏观上是短时间的。
我们经过1个多月的时间，对本厂的主要设备、工艺情况进行了调查分析，确定了工厂的主要危险源是103-J合成气压缩机，基本搞清了设备的特性、原理、工艺状况，经过对合成车间有关人员（包括车间主任、岗长、技术员及现场的操作工）的多次询问后，综合分析上述情况，提出了自己的详细见解，然后进行讲评，一并分别记入评分栏目（评分栏目略）。
自1976年投产以来，103-J合成压缩机出现二次火灾事故，这二次火灾事故的主要原因都是设备故障（国产备件不过关所致）使氮氢气外泄引起的。103-J合成压缩机属经常性暴露在外边的设备，事故的可能再现形式是着火爆炸，最严重的事故是大量的高压氮氢气外泄，引起着火爆炸，后果非常严重。根据辽宁省劳动局《工厂危险程度分级教程》中的危险性系数计算方法，压缩岗位103-J合成压缩机发生的最恶劣的氮氢气外泄着火事故的危险性系数计算如下：
据评价表所取的系统为：
C=10 D=3 E=3 ρ=90 W=1.5 X=0.5 Y=12 Z=6
λ=20 Rma=0.72 Rm=0.51
Ro=0.88 Re=0.7 Ri=0.8
所以：
式中：
H——危险程度系数
C——危险系数
D——事故扩展系数
E——事故扩展状态系数
W——严重扩展系数
X——人员受伤害系数
Y——财产损害系数
Z——生态环境遭受损害的严重程度系数
ρ——危险特性系数
λ——危及严重程度系数
Rma——管理子系统功能可靠性系数
Rm——机器子系统功能可靠性系数
Ro——操作子系统功能可靠性系数
Re——环境系统可靠性系数
Ri——信息系统可靠性系数
注：所有实验数据表格略
结果表明，辽河化肥厂最主要的危险出现在合成车间的压缩岗位，危险性系数2990。属中等程度危险，该危险级别也可作为合成氨车间的危险等级，该等级与合成车间的历史资料所反映的情况完全相符。
高俊岭 孙成举
