岳海文

（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司制氧廠，河南安陽(yáng) 455004）

1 設(shè)備概況

安陽(yáng)鋼鐵公司制氧廠C 180M×3 N 2型離心式壓縮機(jī)為美國(guó)英格索蘭公司制造，采用三級(jí)壓縮三級(jí)冷卻。當(dāng)氣體通過(guò)安裝在機(jī)組上的進(jìn)氣控制閥進(jìn)入壓縮機(jī)的第一級(jí)，在葉輪高速旋轉(zhuǎn)下，使氣體具有很高的速度。然后氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器部分，在那里將氣體速度轉(zhuǎn)化成壓力，然后通過(guò)組裝在機(jī)組中的中間冷卻器去除壓縮過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量，從而提高壓縮效率。然后氣體在運(yùn)動(dòng)的低速區(qū)通過(guò)不銹鋼的水氣分離器除去冷凝水，以降低氣體所帶的水分。此后，這樣的過(guò)程再次重復(fù)，直到達(dá)到設(shè)定工作壓力。該機(jī)組設(shè)計(jì)流量為25000m3/h，吸入壓力為0.105M Pa，排氣壓力為1.1M Pa，配備電機(jī)轉(zhuǎn)速為1448r/m i n，功率為3750H P，于2004年11月28日投產(chǎn)，主要為用戶提供低壓氮?dú)狻?/p>

2 故障經(jīng)過(guò)及檢查情況

根據(jù)生產(chǎn)需要，2011年11月24日空分正常啟動(dòng)，氮純度符合要求后開始啟動(dòng)C 180M×3 N 2型氮壓機(jī)，經(jīng)過(guò)如下：

00：00：00啟動(dòng)C 180M×3 N 2氮壓機(jī)輔助油泵，油溫油壓正常。

10：04：15對(duì)氮壓機(jī)送高壓電，檢查進(jìn)出口閥，油溫油壓，一切正常后按啟動(dòng)鍵啟動(dòng)。

10：05：58按加載鍵加載，二級(jí)軸振動(dòng)10.6 μm。

10：05：58二級(jí)軸振動(dòng)明顯增高，呈加速上漲趨勢(shì)。

10：06：26二級(jí)軸振動(dòng)達(dá)到了聯(lián)鎖停車值而聯(lián)鎖停車，此后氮壓機(jī)進(jìn)行惰轉(zhuǎn)。振動(dòng)值沒(méi)有隨著停車而降低，反而繼續(xù)增高至滿表而后迅速降為零，瞬間又達(dá)到滿表。最后隨著惰轉(zhuǎn)結(jié)束，振動(dòng)緩慢降為零。具體過(guò)程參照?qǐng)D1。

圖1 氮壓機(jī)二級(jí)振動(dòng)參數(shù)與電流曲線圖

由于二級(jí)軸振動(dòng)的振幅在極短的時(shí)間內(nèi)增高而導(dǎo)致了聯(lián)鎖停車，初步判斷為振動(dòng)探頭出現(xiàn)故障，及時(shí)對(duì)振動(dòng)探頭進(jìn)行檢測(cè)，確定探頭工作正常。盤車檢查，發(fā)現(xiàn)軸振動(dòng)為8μm，比平時(shí)(6μm)略高。為了確定氮壓機(jī)是否真實(shí)存在振動(dòng)故障，決定重新啟動(dòng)C 180M×3 N 2型氮壓機(jī)，11：15：40重新啟動(dòng)氮壓機(jī)，啟動(dòng)鍵按下后，氮壓機(jī)啟動(dòng)，電流上漲，振動(dòng)值也在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到聯(lián)鎖值而停車，振動(dòng)值迅速增高到滿表而后慢慢降為零。具體過(guò)程參照?qǐng)D2。

圖2 氮壓機(jī)二級(jí)振動(dòng)參數(shù)與電流曲線圖

再次檢查儀控部分，確定儀控部分工作正常，再次盤車時(shí)發(fā)現(xiàn)軸振動(dòng)值為12μm，已經(jīng)大大超過(guò)了正常值，初步判斷二級(jí)確實(shí)存在機(jī)械故障而導(dǎo)致了聯(lián)鎖停車。

在對(duì)氮壓機(jī)二級(jí)解體后發(fā)現(xiàn)葉輪每個(gè)葉片外邊緣有不同程度的磨損，而擴(kuò)壓器內(nèi)襯上，跟葉輪對(duì)應(yīng)的氣道壁一圈有嚴(yán)重的磨損，大量的鋁屑散落，最厚的鋁屑厚度達(dá)到了0.5m m。葉輪葉片磨損量經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，最高葉片與最低葉片相差2m m左右，擴(kuò)壓器最高與最低處相差4m m左右，說(shuō)明葉輪與擴(kuò)壓器發(fā)生過(guò)嚴(yán)重磨擦。在檢查軸承時(shí)發(fā)現(xiàn)軸承瓦塊上有積碳，并且前軸承已經(jīng)嚴(yán)重磨損，后軸承有輕微的磨損，推力軸承有輕微的磨損。

3 故障分析

壓縮機(jī)按正常程序啟動(dòng)，機(jī)組兩次因二級(jí)軸振動(dòng)高造成聯(lián)鎖停車，基本排除偶然因素造成的振動(dòng)值瞬間增大導(dǎo)致聯(lián)鎖停車，根據(jù)故障檢查情況，擴(kuò)壓器內(nèi)襯與葉輪嚴(yán)重磨擦，前后徑向軸承磨損，針對(duì)故障現(xiàn)象，分析造成這次事故原因有兩種可能：一種是葉輪與擴(kuò)壓器先發(fā)生磨擦，徑向軸承損壞。葉輪與擴(kuò)壓器軸向串動(dòng)間隙過(guò)小，機(jī)組多年的連續(xù)運(yùn)行會(huì)使止推軸瓦有所磨損，止推間隙增大，在啟動(dòng)過(guò)程中，葉輪與擴(kuò)壓器有輕微接觸，轉(zhuǎn)子組件的動(dòng)平衡遭到破壞，葉輪與擴(kuò)壓器接觸受損后，造成轉(zhuǎn)子組件的動(dòng)不平衡更加嚴(yán)重，引起振動(dòng)升高；在高轉(zhuǎn)速、高振動(dòng)的運(yùn)行環(huán)境下，徑向軸瓦的負(fù)荷突然加大，導(dǎo)致軸瓦加速磨損，進(jìn)而軸承損壞，使葉輪的運(yùn)行更加惡化，振動(dòng)急劇升高，導(dǎo)致聯(lián)鎖停車。另一種是徑向軸承先損壞，葉輪與擴(kuò)壓器發(fā)生磨擦。由于機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行，加上該機(jī)組不時(shí)有喘振現(xiàn)象發(fā)生，機(jī)組在加載前，軸承承受的負(fù)荷很小，運(yùn)轉(zhuǎn)正常；當(dāng)開始加載時(shí)，葉輪的負(fù)荷迅速加大，軸承急劇磨損，間隙變大，引起徑向軸承突然失效，造成葉輪與擴(kuò)壓器磨擦，損壞了擴(kuò)壓器與葉輪，進(jìn)而造成轉(zhuǎn)子組件的動(dòng)平衡被破壞，振動(dòng)又進(jìn)一步升高聯(lián)鎖停車。

以上兩種原因都會(huì)導(dǎo)致相同的故障結(jié)果，但是根據(jù)英格索蘭設(shè)備具有的自我保護(hù)功能，當(dāng)軸承振動(dòng)超過(guò)聯(lián)鎖值時(shí)，就會(huì)聯(lián)鎖停車，因此，應(yīng)該是第二種原因造成的事故。

4 故障處理

根據(jù)解體檢查情況及故障原因分析，作了以下處理：

（1）修復(fù)二級(jí)葉輪及擴(kuò)壓器。由于二級(jí)葉輪及擴(kuò)壓器磨損嚴(yán)重，根據(jù)廠家建議，需要對(duì)其進(jìn)行更換，但是該機(jī)組是進(jìn)口設(shè)備，備件的加工制造周期很長(zhǎng)，而且價(jià)格昂貴，大約需要100萬(wàn)元左右。考慮到盡快恢復(fù)生產(chǎn)，同時(shí)降低設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用，決定對(duì)損毀的工作輪及擴(kuò)壓器尋求國(guó)內(nèi)廠家進(jìn)行修復(fù)。首先對(duì)損毀的工作輪及擴(kuò)壓器進(jìn)行掃描測(cè)繪，力爭(zhēng)最大限度地恢復(fù)其原有尺寸；依據(jù)測(cè)繪尺寸制作樣板備件，并以此調(diào)整裝配尺寸；最終以樣板備件對(duì)損毀備件進(jìn)行修復(fù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)損毀備件的運(yùn)行功能。

（2）由于二級(jí)前后徑向軸承已經(jīng)損壞，無(wú)法修復(fù)，更換了軸承。

（3）檢查并調(diào)整一、二、三級(jí)擴(kuò)壓器與葉輪串動(dòng)間隙，適當(dāng)增大擴(kuò)壓器與葉輪串動(dòng)間隙，使機(jī)組運(yùn)行更加安全。

（4）檢查并調(diào)整一、二、三級(jí)推力軸承間隙，確保其在允許的范圍內(nèi)。

（5）重新對(duì)電機(jī)與壓縮機(jī)進(jìn)行對(duì)中找正。

經(jīng)過(guò)處理后，各部間隙都在允許的范圍內(nèi)，能夠滿足機(jī)組技術(shù)要求。

5 試車情況

表1 一、二、三級(jí)轉(zhuǎn)子推力間隙和葉輪與擴(kuò)壓器軸向串動(dòng)間隙調(diào)整數(shù)據(jù) m m

全部回裝完畢后盤車檢查，發(fā)現(xiàn)二級(jí)振動(dòng)最高為8μm，較事故前稍高。2012年2月9日用空氣試車，第一次開車由于空氣密封氣壓力低原因造成聯(lián)鎖停車，第二次改用管網(wǎng)氮?dú)庾髅芊鈿庠俅螁?dòng)，各級(jí)振動(dòng)值如表2。

表2 檢修前后振動(dòng)值 μm

二級(jí)振動(dòng)比起一、三級(jí)高了一點(diǎn)，但運(yùn)行很平穩(wěn)，也在允許的范圍內(nèi)，而且原來(lái)頻繁的喘振現(xiàn)象也有所減少，排氣量較檢修前有了較大提高，增加了超過(guò)1000m3/h氣量，達(dá)到了26000m3/h，達(dá)到甚至超過(guò)其設(shè)計(jì)流量。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)此次故障排除和設(shè)備檢修，我們從中吸取了一些教訓(xùn)，也從中積累了經(jīng)驗(yàn)，供同類機(jī)組參考。保持機(jī)組長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，避免頻繁開停；加強(qiáng)設(shè)備點(diǎn)檢，及時(shí)排查設(shè)備隱患；加強(qiáng)機(jī)組狀態(tài)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)采取相關(guān)措施，避免機(jī)組故障發(fā)生，進(jìn)而避免造成設(shè)備重大損失[1]。

[1]毛紹融，朱塑元，周智勇.現(xiàn)代空分設(shè)備技術(shù)與操作原理[M].浙江：杭州出版社，2005.