氯氣壓縮機振動超標的分析與處理

許小玲

（廣西石化高級技工學校，廣西 南寧 530031）

南寧化工集團有限公司氯堿廠氯氣壓縮輸送設(shè)備采用的是錦西化工機械廠生產(chǎn)的三級六段水平剖分離心式壓縮機。該設(shè)備是氯堿廠的關(guān)鍵設(shè)備，在工藝生產(chǎn)中擔負著氯氣壓縮和輸送任務，它的穩(wěn)定運行對氯堿廠和整個公司的安全穩(wěn)定生產(chǎn)有著非常重要的意義。

該機屬離心式壓縮機，分六級三段，電機與壓縮機之間由增速齒輪箱連接，壓縮機正常運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)速為 6000r·min－1，屬于高轉(zhuǎn)速設(shè)備。 其主要設(shè)計及操作參數(shù)如表1所示。

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該機組自從2004年投入使用后，運行狀況一直不理想，軸振動一直位于臨界狀態(tài)居高不下，徑向軸振動值在低報警線50μm附近上下波動。2005年和2006年雖進行多次檢修，問題仍得不到解決，兩年多以來共發(fā)生軸位移振動超差故障6次，造成機器聯(lián)鎖保護跳閘和生產(chǎn)停車，嚴重影響了生產(chǎn)。

1 振動原因分析

為處理振動超差問題，公司抽調(diào)骨干人員組成攻關(guān)組，查找引起壓縮機軸振動超差的原因。經(jīng)過分析認為，可引起H2C58－6壓縮機軸振動過高的主要因素有：（1）轉(zhuǎn)子動不平衡；（2）軸瓦間隙過大；（3）機組對中發(fā)生變化；（4）儀表顯示假值。

為徹底解決壓縮機軸振動偏高的問題，我們對上述各項可能的原因逐一進行排查分析。

1.1 轉(zhuǎn)子動不平衡對振動的影響

壓縮機工作時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動存在不平衡離心力，從而引起轉(zhuǎn)子的徑向振動，并通過支承轉(zhuǎn)子的軸承沿徑向傳播，使得整個機組在工作過程中產(chǎn)生振動和噪聲。當振動大小在規(guī)定的范圍內(nèi)時，振動不會影響機組的正常工作。但是，當不平衡離心力增大到一定值后轉(zhuǎn)子會產(chǎn)生很大的橫向振動。這時振動不僅會影響機組正常工作，而且還會引發(fā)一系列嚴重后果，如軸承磨損、燒毀及轉(zhuǎn)子斷裂等。

為徹底排除轉(zhuǎn)子動不平衡對振動的影響，于2006年底將壓縮機轉(zhuǎn)子送回生產(chǎn)廠家進行轉(zhuǎn)子動平衡實驗，排除了由于轉(zhuǎn)子動平衡問題產(chǎn)生振動的可能性。

1.2 軸瓦間隙對振動的影響

軸瓦間隙是影響軸承穩(wěn)定性的主要因素之一，因此對各間隙進行了仔細的測量，標準值與實測值的對比，見表2。

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各軸瓦間隙均在正常范圍內(nèi)，從而排除了由于軸瓦間隙過大引起軸振動的可能。

1.3 機組對中對振動的影響

機組的對中找正就是使機組各轉(zhuǎn)子達到同一軸心線的調(diào)整過程，通常要選定轉(zhuǎn)子的軸心線為基準，通過對中找正，機組各轉(zhuǎn)子軸心線達到同軸心，消除不應有的附加應力，從而保證機組長期、穩(wěn)定的連續(xù)運轉(zhuǎn)。

由于壓縮機為高轉(zhuǎn)速機器，在運行狀態(tài)下機組的機殼、軸承座等部件的溫度也比環(huán)境溫度要高得多，而當機組停止時，各部件的溫度趨于環(huán)境溫度。由于機組各部件存在熱脹冷縮現(xiàn)象，在冷態(tài)時機組各轉(zhuǎn)子軸心線處于同心線的位置，在熱態(tài)下可能處于不同心的位置。對機組冷、熱態(tài)對中曲線的測繪有一定的困難。

為做好此項工作，我們請廣西計量測試研究所采用先進的激光找正儀來進行找正工作。為徹底排除由機組對中原因的產(chǎn)生振動的可能性，本次檢修對整體機進行了全面的找正工作。找正結(jié)果符合DEMAG機組對中找正的要求，因此可以排除振動是由機組對中不合格引起的。

1.4 對在線振動檢測儀表的排查

氯壓機軸振動監(jiān)測系統(tǒng)采用了先進的在線檢測儀，其中檢測振動的核心設(shè)備即傳感器為德國原裝進口的申克傳感器。為排除傳感器原因而造成的虛假超差現(xiàn)象，我們拆下儀表，由電儀車間對檢測儀表進行全面的校準。結(jié)果證明儀表沒有超出偏差。

1.5 對潤滑油系統(tǒng)的排查

對工藝操作記錄進行分析，發(fā)現(xiàn)該機潤滑油的更換比較頻繁，最近一次換油在2006年4月份，使用還不到半年時間，還未到換油時間，但換出的潤滑油顏色偏黑。

將換出的機油送到化驗室進行檢驗，根據(jù)化驗結(jié)果可知，由于潤滑油變質(zhì)造成潤滑不良，使止推瓦和推力盤發(fā)生急劇磨損是軸位稱振動超標的主要原因。對潤滑油進行觀察和化驗的結(jié)果見表3。

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為了找出潤滑油變質(zhì)的原因，收集了變質(zhì)油中的綠色懸浮物做能譜分析，結(jié)果表明這種綠色懸浮物中氯元素的含量高達70%~80%。再取合格的潤滑油做通氯氣試驗，發(fā)現(xiàn)通氯氣10min后，顏色變深，酸值超標，帶有刺激性氣味。通過以上分析化驗及對比試驗的結(jié)果可以知道，在氯氣壓縮機運行過程中，油系統(tǒng)串進了氯氣，使?jié)櫥臀章葰舛冑|(zhì)。氯氣的泄漏程度與軸封結(jié)構(gòu)和軸封在工作時的狀態(tài)有直接關(guān)系。

2 采取的措施及效果

2.1 氯氣泄漏原因分析

原因找到后，我們進行下一步分析：壓縮機兩端軸封的結(jié)構(gòu)是完全相同的，都裝有五道迷宮密封環(huán)和一套填料密封。填料密封在工作時，外側(cè)通入密封氮氣，并且控制外側(cè)壓力高于內(nèi)側(cè)壓力，形成一個壓差（設(shè)計值為686Pa），在壓差作用下，氯氣不能漏到填料密封外側(cè)。另外，壓縮機兩端還各裝有一套停機狀態(tài)使用的手動停車密封。油封采用的是一道迷宮密封環(huán)。

由軸封的結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計要求可以看出,當填料密封外側(cè)對內(nèi)側(cè)的壓差時Pd＜0時，就會發(fā)生氯氣泄漏。另外，氮氣管網(wǎng)中混入氯氣，氯氣隨軸封氮氣越過填料密封外側(cè)的兩道迷宮密封環(huán)從軸封處泄漏。

2.2 采取的措施

（1）安裝專用的軸封密封氮氣專用管線，同時向油系統(tǒng)充保護氣。對軸封氮氣管進行改造，采用專用的管線輸送密封氮氣，不與其它工藝管路相混用，并將其與別的系統(tǒng)有聯(lián)系的地方完全斷開，防止氯氣、氫氣、氨氣等混入氮氣中。

分別在壓縮機兩端軸瓦箱、增速箱及油箱上安裝保護氣接頭，增設(shè)保護氣充加裝置，不斷向油系統(tǒng)內(nèi)充加干燥氮氣或干燥空氣，避免油與氯氣接觸。

（2）加強填料密封的檢查監(jiān)控。檢修時嚴格控制填料密封的密封間隙，保持0.15mm的標準。在檢修施工中認真落實軸密封套和扇形塊的保護措施，并形成常規(guī)檢查制度。

（3）在主軸兩端軸瓦箱處安裝擋氣環(huán)。由于氯氣較重，它在高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生離心力。在壓縮機主軸兩端的暴露部位靠軸瓦處各安裝一個擋氣環(huán)。如果氯氣發(fā)生泄漏，由于它受到離心力，不斷向外甩出，通過擋氣環(huán)的作用，使泄漏的氯氣不能進入到軸瓦箱，達到保護軸瓦和軸承的目的。

（4）嚴格工藝操作。通過工藝分析得知，密封氮氣的壓力控制對密封性能有很大影響，而氯氣能否透過密封氣的密封作用進入軸承座，取決于密封氣與工作氯氣的壓力差，因此控制密封氣與工作氯氣的壓力差是關(guān)鍵。為此，嚴格工作操作，把密封氣與氯氣的壓力差作為重要監(jiān)控指標進行控制。

2 結(jié)果

引起氯氣壓縮機振動超標的原因是多方面的，有時故障可能出現(xiàn)在周邊設(shè)備或工藝條件上，在生產(chǎn)實踐中，分析故障不能單純從機器本身出發(fā)，一定要多方面分析，找出真正的原因，才能對癥下藥。經(jīng)過本次攻關(guān)，先后實施了安裝擋氣環(huán)，加強填料密封檢查監(jiān)控，安裝軸封氮氣專用管線等三項措施，使軸位移故障大為減少，運行效果十分良好。2008年進行停車大檢修時，對潤滑油進行化驗檢查，沒有發(fā)現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象。 隨后又實施了向油系統(tǒng)充加保護氣的措施，效果顯著，2009年運行至今，未發(fā)生過類似故障。

經(jīng)過2年多的使用檢驗證實，為防止軸位移故障的發(fā)生所采取的措施是正確和可靠的，并且投資少，符合生產(chǎn)實際情況，易于在生產(chǎn)和檢修中實施及操作和維護。

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