大型空分装置离心式压缩机振动故障分析及处理.doc

大型空分装置离心式压缩机振动故障分析及处理摘要:针对大型空分装置的空压机+氮气增压机压缩机机组振动故障进行分析,诊断出振动故障的原因，准确地找出了故障源：在中压缸推力侧振动值突然升高，是由于转子不平衡引起的振动；在增速机输出侧振动值突然升高，是由于联轴器故障引起的振动。关键词：离心式压缩机；振动；故障分析0 引言空分装置为化工企业的主要装置，空压机又是空分装置主要设备，空压机长期稳定运行，才能确保空分装置为其它工艺系统装置提供氧气及氮气。而振动是压缩机的常见故障1-3，当振动过大时会影响压缩机的可靠运行，给生产造成很大的损失，因此保证压缩机的安全可靠运行，对提高生产效率及经济效益有重要的意义。1 设备基本情况某化肥厂48000Nm3/h空分装置安装了DMCL1204+2MCL1203+3BCL608离心式压缩机，该压缩机组由汽轮机、空压机低压缸及中压缸、增速机、氮气增压机组成，如图1所示，图中只绘出了二段进气的法兰，其余进出气法兰没有绘出。由于是生产初期，本机组没有安装振动测试分析仪。本机组汽轮机功率为39299kW，空压机流量为246700Nm3/h，空压机出口压力为0.64MPa(A)，空压机工作转速为4405r/min，氮气增压机的流量为164407 Nm3/h，氮气增压机出口压力为8.31 MPa(A)，氮气增压机工作转速为9168 r/min。0013A/B3BCL6082MCL1203DMCL1204汽轮机0016A/B出口进口变速机法兰图1 气路系统示意图_收稿日期：2008-01-28 沈阳市 1101422 振动故障2.1 故障特征1该空压机组安装完毕，并已通过机械运转，机组各轴瓦振动测点数值在正常范围之内。机组测振元件采用美国本特利测振探头，通过计算机实时跟踪记忆监测。该空压机机组再次试运，投入空分装置，运行至大约10h，空压机组中压缸如图1中测点0013A/B出现振动，振动值突然上升到了100m，即振动值超过了连锁值，致使空压机机组停机。2.2 故障特征2由于是试运阶段，该压缩机组经多次启动运行，并多次拆装检修。又一次启动运行8h后，如图1变速机输出端0016A/B出现振动,振动值突然超过了连锁值，达到了满量程150m，压缩机组再次停机。停机后，在微机实时记忆监测画面上显示该测点数值始终为150m，没有归零。该离心压缩机组的正常振动值、出现振动的位置及连锁值列于表1中。表1 空压机+氮气增压机机组振动值及联锁值位置位号振动值/m连锁值/m增速机输出侧0016A/B待添加的隐藏文字内容210.2/9.291中压缸推力侧0013A/B18.5/19.290 3 故障分析离心式压缩机振动现象主要包括转子不平衡、对中不良、联轴器故障、轴承缺陷等。由于转子制造误差、装配误差以及材质不均匀等原因造成的转子不平衡，这种原因引起的振动在试运之初，便会产生振动；由于转子上不均匀结垢、介质中粉尘的不均匀沉积、介质中颗粒对叶片及叶轮的不均匀磨损等原因引起的转子不平衡，表现为振动值随着运行时间的延长而逐渐增大；由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成的转子不平衡，表现为振动值突然升高。各转子之间用联轴器联接传递运动和转矩，由于机组的安装误差、工作状态下热膨胀、承载后的变形以及机组基础的不均匀沉降等，有可能会造成机组工作时各转子轴线之间产生不对中。不对中将导致轴向、径向交变力，引起轴向振动和径向振动，而且振动会随不对中严重程度的增加而增大。联轴器安装有误、联轴器制造不平衡、联轴器端面偏差过大、弹性联轴器制造精度不够、销钉不等重等原因会造成联轴器故障。轴瓦间隙偏大、油膜涡动等原因是造成轴承缺陷的主要原因。该离心压缩机组安装后，已经过多次试车，并且在试车后经过多次拆装、对中检查，运行一直平稳，见表1中的振动值。根据前述振动故障特征1，在中压缸推力侧振动值突然升高，可能由于转子上零部件脱落或叶轮流道有异物附着、卡塞造成的转子不平衡，进而引起振动。根据前述振动故障特征2，在增速机输出侧振动值突然升高，停机后，微机实时记录的振动数据仍没有归零，引起故障的原因比较复杂，有可能是工作状态下热膨胀引起的对中不良，或者是在拆检过程中安装不当等原因引起的联轴器故障，也可能是测量仪表失灵。4 故障处理根据上述的故障特征分析，由于转子不平衡引起的振动，则需拆缸检查。由于对中不良、或者联轴器故障引起的振动则需要拆检联轴器。4.1 拆缸检查将中压缸上壳打开，发现一二级叶轮流道有细铁丝，再拆检二段冷却器后，发现冷却器里有大量细铁丝，从而判断是中压缸二段进口法兰缠绕垫片被吸进压缩机叶轮流道里，这是由于安装时垫片偏斜，导致气流冲击垫片破损，不锈钢丝被吸进压缩机叶轮里，压缩机转子瞬时间失去平衡，振动过大，造成压缩机组连锁停机。表明振动故障特征1是由于吸入异物造成转子不平衡而引起的振动。进行清理压缩机流道及冷却器，再次开机运行正常。4.2 拆检增速机与增压机联轴器 拆检联轴器发现，增速机侧拆装膜片联轴器中间套安装螺栓没有拆下，导致增速机振动过大，使压缩机组连锁停机。膜片联轴器借助膜片弹性变形，补偿安装误差、运行过程中产生的热膨胀、利用膜片的挠性（弹性变形）来补偿两轴间的相对位移。由于膜片安装螺栓没有拆下，安装螺栓将膜片压死，致使增速机侧膜片不能轴向、径向和角向相对位移。最后导致振动过大，造成压缩机连锁停机。将联轴器中间套拆下，进行重新对中找正，重新安装联轴器，再次试机机组运行正常。5 讨论由于异物铁丝的吸入，使叶轮产生了附加的离心力，进而造成转子不平衡而引起振动。当铁丝处于叶轮内径边缘处时，由此而产生的离心力可经下面公式算出。该机组叶轮的内径为D1=0.85m，转速为n=4405r/min，吸入的铁丝质量约为G=0.5kg。叶轮的角速度与叶轮转速的关系4为 (1)离心力F的计算公式为 (2)其中根据式(1)和式(2)计算可得离心力的大小约为F=1.28kg，这一附加离心力是造成故障特征1振动过大的主要原因。6 结束语本文对大型空分装置的空压机+氮气增压机压缩机机组振动故障案例进行了分析,诊断正确，给出了故障处理措施，使问题及时解决，为安装维修人员提供了经验。并得到了如下结论：（1）在中压缸推力侧振动值突然升高，是由于转子不平衡引起的振动；（2）在增速机输出侧振动值突然升高，是由于联轴器故障引起的。