牛文合

（獨(dú)山子石化公司設(shè)備檢修公司，新疆 獨(dú)山子 833699）

1 機(jī)組簡(jiǎn)介

1#、2#兩臺(tái)空壓機(jī)為某石化廠保障全廠用氣關(guān)鍵機(jī)組，型號(hào)為5CⅡ C250MX3，流量40000Nm3/hr，進(jìn)氣壓力0.82bar，出口壓力6.1bar，電流440A，功率3858kW。為齒輪式多軸壓縮機(jī)，由電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)增速機(jī)的大斜齒輪，三根單齒輪軸、單葉輪形式的轉(zhuǎn)子呈正三角形分布在增速機(jī)的主動(dòng)齒輪圓周面上，經(jīng)增速后一級(jí)轉(zhuǎn)子可達(dá)到12000r/min。一級(jí)水平軸、垂直軸振動(dòng)報(bào)警值為33μm，聯(lián)鎖值為38μm。

2 故障現(xiàn)象

2006年10月安裝完畢交付使用后，1#、2#空壓機(jī)一級(jí)振動(dòng)值為21～24μm。在以后的間歇斷續(xù)運(yùn)行當(dāng)中，先后出現(xiàn)由于電網(wǎng)、管網(wǎng)異常波動(dòng)，定位器故障、儀表不正常等問題，造成空壓機(jī)非計(jì)劃停機(jī)，振動(dòng)值逐步上升。2#空壓機(jī)從2008年10月份連續(xù)運(yùn)行3個(gè)月，一級(jí)振動(dòng)值就從22μm上升到35μm。

（1） 2#空壓機(jī)在2007年9月29日，實(shí)際運(yùn)行了不到2個(gè)月，由于電網(wǎng)晃電，一級(jí)振動(dòng)值波動(dòng)，水平軸、垂直軸方向最大振動(dòng)值為44μm和39μm，機(jī)組連鎖跳車。再次開機(jī)后，水平方向振動(dòng)值為32～35μm。通過狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡受到破壞。

（2）1#空壓機(jī)組自從2007年4月～2008年7月間歇斷續(xù)運(yùn)行，累計(jì)運(yùn)行約10個(gè)月。通過狀態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，一級(jí)轉(zhuǎn)子垂直方向振動(dòng)值為25μm；三級(jí)轉(zhuǎn)子振動(dòng)值由15.74μm逐步上升至25.2μm，超過報(bào)警值(25μm)，判斷轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡也受到破壞。

（3）兩臺(tái)空壓機(jī)解體檢修發(fā)現(xiàn)機(jī)組對(duì)中良好，兩端徑向軸承以及推力軸承良好，葉輪鎖緊螺栓未發(fā)生松動(dòng)。一級(jí)葉輪與擴(kuò)壓器之間間隙合適，葉輪表面積碳嚴(yán)重。

3 原因分析

3.1 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡破壞

（1）雖然空壓機(jī)從交付使用開始，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間幾個(gè)月，但一級(jí)轉(zhuǎn)子葉輪受到頻繁的開停機(jī)、多次非計(jì)劃停機(jī)、介質(zhì)沖擊載荷影響，轉(zhuǎn)子在高溫下發(fā)生了微觀的變化，葉輪微小松動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)平衡受到破壞，引起轉(zhuǎn)子組件振動(dòng)值上升。

（2）入口過濾器為國(guó)產(chǎn)空氣過濾器，未能較好的過濾介質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間高溫下使葉輪積碳，并且分布不均勻，在葉輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非常大的離心力，導(dǎo)致振動(dòng)加大，而在此過程中，由于振動(dòng)的原因會(huì)造成積碳的局部脫落，也有使葉輪的不平衡量加大的可能。

3.2 入口碟閥安裝位置錯(cuò)誤

2#空壓機(jī)，2008年10月9日凌晨3：11，振動(dòng)值突然增大，水平X值最大43.8μm，垂直Y值最大38.6μm，維持了3秒，機(jī)組未停車（聯(lián)鎖延時(shí)6秒），工藝參數(shù)均正常。隨后，一級(jí)振動(dòng)值X軸上升到27～29μm、Y軸上升到25～27μm運(yùn)行。2#空壓機(jī)一級(jí)振動(dòng)值報(bào)警次數(shù)日漸增加，且有上升趨勢(shì)。

1#空壓機(jī)，2009年1月8日凌晨3：27，再次運(yùn)行突然異常，一級(jí)振動(dòng)值回零30秒，隨后，X軸上升到33μm、Y軸上升到30μm運(yùn)行。

針對(duì)兩臺(tái)空壓機(jī)振動(dòng)值保持報(bào)警狀態(tài)，逐一排除工藝、儀表、檢修、電網(wǎng)等因素影響后，經(jīng)過轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡、軸頸修磨、更換轉(zhuǎn)子等工作，轉(zhuǎn)子振動(dòng)值有所下降，但大都在20μm以上且不能保持。進(jìn)一步分析中發(fā)現(xiàn)入口碟閥安裝位置有問題，距離葉輪進(jìn)口僅有1.2米，由于冬季、夏季空氣密度不同，碟閥開度為冬季46～48%，夏季56～58%。氣體經(jīng)過入口碟閥后，形成紊流氣體沖擊葉輪，是造成一級(jí)振動(dòng)值大的主要原因。

4 處理措施

4.1 1#空壓機(jī)修磨轉(zhuǎn)子，更換轉(zhuǎn)子

舊葉輪的連接傳動(dòng)方式為三角形花鍵圓柱體，裝配時(shí)有間隙：新葉輪的聯(lián)接傳動(dòng)方式為三角形花鍵圓錐體，配合較緊密，不會(huì)發(fā)生微小松動(dòng)，效果更好。

更換新轉(zhuǎn)子后試車，一級(jí)轉(zhuǎn)子水平振動(dòng)值為17～19μm，垂直振動(dòng)值為16～18μm。

4.2 空壓機(jī)入口碟閥移位

（1）確定蝶閥與葉輪進(jìn)口處的距離。按照蝶閥開度位置最大計(jì)算，蝶閥位置變徑后的總能量損失為局部損失和沿程損失的總和，漸縮圓管的局部損失計(jì)算如下：

D1為蝶閥前管線大徑￠1200mm，D2為蝶閥直徑￠600mm。

將各個(gè)參數(shù)代入（1）計(jì)算hj＝4.684。

所以計(jì)算表明蝶閥與葉輪進(jìn)口處的距離為≥4.68m。

經(jīng)過蝶閥阻流作用后，氣體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為不穩(wěn)定的紊流狀態(tài)，在工程中初始的紊流狀態(tài)對(duì)于機(jī)器的振動(dòng)影響很大，容易造成氣流不穩(wěn)定的撞擊葉輪形成較大的振動(dòng)。

（2）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，蝶閥與葉輪進(jìn)口處的距離應(yīng)為4.68m以上。顯然，目前一級(jí)葉輪正處于紊流區(qū)內(nèi)，受到較大沖擊產(chǎn)生振動(dòng)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，決定蝶閥前移3.8米，加上原來(lái)離葉輪進(jìn)口的1.2米，蝶閥實(shí)際與葉輪進(jìn)口相距5米，可使葉輪避開氣體運(yùn)動(dòng)的紊流沖擊。

5 效果

2009年2月16日，對(duì)2#空壓機(jī)入口閥移位。入口閥吊卸下來(lái)后，發(fā)現(xiàn)在入口閥后面連接的膨脹節(jié)襯里下部出現(xiàn)焊口開裂、缺口。解體發(fā)現(xiàn)，一級(jí)葉輪葉片有碰撞、磨損痕跡。證實(shí)“紊流氣體使一級(jí)葉輪受到局部較大的沖擊，造成轉(zhuǎn)子振動(dòng)大”是2009年1月8日凌晨一級(jí)振動(dòng)值突然異常的真正原因。在一、二級(jí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)平衡后，2009年3月5日試車，一級(jí)振動(dòng)值為12～14μm，大幅下降，效果非常明顯。

根據(jù)2#空壓機(jī)的故障分析，2009年3月18日，對(duì)1#空壓機(jī)入口閥移位。同樣，發(fā)現(xiàn)在入口閥后面連接的膨脹節(jié)襯里下部出現(xiàn)焊口開裂。檢修后，一級(jí)振動(dòng)值均為11～12μm，效果更為明顯。通過蝶閥移位后1#、2#空壓機(jī)振動(dòng)值下降約10μm。

6 結(jié)語(yǔ)

兩臺(tái)空壓機(jī)，兩年當(dāng)中由于安裝原因，氣體經(jīng)過入口碟閥后，形成紊流沖擊葉輪，另外，葉輪表面積碳嚴(yán)重、葉輪產(chǎn)生微小松動(dòng)等，這些因素綜合作用，使一級(jí)葉輪受力不均勻，動(dòng)平衡破壞，振動(dòng)值較高并逐步上升。通過收集數(shù)據(jù)、資料，積累經(jīng)驗(yàn)，綜合分析，并采取有效措施，使空壓機(jī)一級(jí)振動(dòng)大的故障得到了徹底解決。

[1]離心式壓縮機(jī)隨機(jī)資料.

[2]莫乃榕.工程流體力學(xué)[M].華中科技大學(xué)出版社.

[3]孔瓏.流體力學(xué)[M].高等教育出版社.