RIKT90空壓機(jī)組試車時振動超高分析與處理

申健

(中國空分設(shè)備有限公司，浙江 杭州 310051)

1 機(jī)組概況

大唐呼倫貝爾化肥有限公司28000Nm3/h空分裝置配套空壓機(jī)組為MDT公司生產(chǎn)的RIKT-90機(jī)組，增壓機(jī)組為Atlas公司生產(chǎn)的GT063L2K1/032L2K1機(jī)組，驅(qū)動機(jī)為HTC生產(chǎn)的ENKS50/63雙出軸抽汽凝氣式汽輪機(jī)組。汽輪機(jī)組排汽端驅(qū)動空壓機(jī)組，進(jìn)汽端驅(qū)動增壓機(jī)組。該機(jī)組在單試空壓機(jī)組時的升速階段發(fā)生了振動超高跳車的情況，經(jīng)重校動平衡后問題得以解決，具體過程如下：

圖-1 機(jī)組示意圖

2 試車情況以及相應(yīng)分析

空壓機(jī)組在2011年11月24日進(jìn)行了第一次啟動試車，在1050rpm一階暖機(jī)轉(zhuǎn)速時，空壓機(jī)組和汽輪機(jī)組的軸承溫度和振動情況均正常，兩個機(jī)組的振動值均為10μm左右，溫度為35度。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升至二階暖機(jī)轉(zhuǎn)速時，兩個機(jī)組的軸溫均為45度左右，汽輪機(jī)軸振動VT1901~VT1904T正常，為10μm左右，而此時空壓機(jī)組進(jìn)氣側(cè)的軸振動VT011052A和VT011052B升高至50μm，明顯偏高，排氣端軸振動VT011050A和VT011050B為20μm左右。由于此時軸承溫度正常，因此決定繼續(xù)升速觀察，在經(jīng)過20分鐘的暖機(jī)后，機(jī)組繼續(xù)升速，升至2500rpm時，空壓機(jī)機(jī)組VT011052A和VT011052B振動過高，導(dǎo)致機(jī)組跳車。查詢ITCC振動趨勢后，發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)組進(jìn)汽端振動值VT011052A和VT011052B已經(jīng)達(dá)到200μm，超過量程，而排氣端的振動也升至100μm（見圖2，圖3）。同時汽輪機(jī)的軸振動有小幅升高，達(dá)到20μm，兩個機(jī)組的軸溫均正常，為50度左右，兩機(jī)組的軸位移均在正常范圍內(nèi)。

圖-3 第一次試車時空壓機(jī)排氣端振動趨勢圖

鑒于空壓機(jī)組的一階臨界轉(zhuǎn)速為2400rpm，因此初步認(rèn)為是機(jī)組過臨界時升速率不夠，導(dǎo)致機(jī)組在臨界轉(zhuǎn)速附近發(fā)生了較大的振動，因此將過臨界的升速率由30rps提升至35rps，進(jìn)行第二次啟動。但是空壓機(jī)進(jìn)氣端振動值仍在轉(zhuǎn)速達(dá)到2500rpm時超高，機(jī)組跳車。ITCC顯示的振動趨勢情況與第一次相同。

由于汽輪機(jī)側(cè)的振動一直很平穩(wěn)，試車前所做的最終對中數(shù)據(jù)也完全符合廠家的技術(shù)要求，而且與驅(qū)動端相連的空壓機(jī)排氣端振動明顯小于進(jìn)氣端，因此初步排除了機(jī)組對中不良引起的高振動。同時經(jīng)過仔細(xì)查詢發(fā)現(xiàn)，空壓機(jī)組進(jìn)氣端的振動值明顯隨轉(zhuǎn)速的上升而上升，是比較典型的轉(zhuǎn)子存在問題的表象，因此初步判定為轉(zhuǎn)子存在偏心、彎曲或轉(zhuǎn)動不平衡的問題。

雖然初步判定為轉(zhuǎn)子原因?qū)е碌母哒駝?，但是按照MDT總部的指示，現(xiàn)場先對機(jī)組的軸承進(jìn)行了全面的檢查，檢查未發(fā)現(xiàn)機(jī)組軸承有損傷，軸承緊力也符合MDT的技術(shù)要求。根據(jù)MDT的要求，現(xiàn)場在軸承檢查后又于11月29日進(jìn)行了一次啟動，在機(jī)組轉(zhuǎn)速2500rpm時，空壓機(jī)組進(jìn)氣端振動超高跳車，情況與前兩次相同，因此MDT決定重新對空壓機(jī)轉(zhuǎn)子做動平衡。

3 重做動平衡過程

轉(zhuǎn)子首先運(yùn)回MDT常州工廠進(jìn)行了全面的檢查。機(jī)械跳動和電子跳動的測量值均在API標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍之內(nèi)，但是在選擇做動平衡廠家的時候卻經(jīng)歷了很多波折。由于動平衡的軸振與瓦振存在著比例關(guān)系，而且國內(nèi)設(shè)備出廠前均進(jìn)行機(jī)械試車，因此國內(nèi)廠家高速動平衡試驗(yàn)時只監(jiān)測瓦振，軸振在機(jī)械試車時進(jìn)行考查。但是按照MDT廠家的標(biāo)準(zhǔn)要求，轉(zhuǎn)子高速動平衡試驗(yàn)時必須使用工作軸承，同時監(jiān)測瓦振和軸振兩個指標(biāo)，因此如果在國內(nèi)做動平衡的話需要對動平衡機(jī)進(jìn)行改動，同時又因?yàn)閯悠胶鈾C(jī)擺架不配套以及懸臂轉(zhuǎn)子動平衡風(fēng)險偏大等問題，數(shù)個廠家拒絕為轉(zhuǎn)子做動平衡。后來經(jīng)過多番的詳細(xì)技術(shù)溝通和協(xié)調(diào)，最終沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠同意在MDT動平衡專家的指導(dǎo)下為轉(zhuǎn)子做動平衡。

初始的幾次動平衡結(jié)果很不理想，MDT專家按照外方常規(guī)的影響系數(shù)法配重了多次仍然無法達(dá)到滿意的結(jié)果，瓦振均在30mm/s以上，軸振均在70μm以上，遠(yuǎn)大于MDT公司1.1mm/s和19.1μm的技術(shù)要求。MDT專家再次詳細(xì)審查轉(zhuǎn)子的跳動值檢查報(bào)告后，發(fā)現(xiàn)雖然各點(diǎn)的跳動值數(shù)據(jù)均在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，但是1級葉輪懸臂處的跳動值高點(diǎn)位置與出廠時相比發(fā)生了180度的變化，轉(zhuǎn)子1級葉輪懸臂處相對于出廠時的狀態(tài)有了40μm的輕微變形。經(jīng)過計(jì)算，在1級葉輪懸臂處產(chǎn)生了大于20000g.mm的不平衡量，而按照ISO1940殘余不平衡量的標(biāo)準(zhǔn)，該型轉(zhuǎn)子允許的最大不平量為10500g.mm，過大的不平衡量為試車時振動超高的主要原因。在找到原因后，MDT專家更改了配重的計(jì)算思路，經(jīng)過數(shù)次試驗(yàn)，動平衡的最終結(jié)果瓦振最高為0.82mm/s，軸振最高5μm，均遠(yuǎn)好于MDT公司的技術(shù)要求。

表-1 高速動平衡最終結(jié)果及MDT技術(shù)要求

動平衡結(jié)束后，又重新對轉(zhuǎn)子的跳動值進(jìn)行了檢查，機(jī)械跳動檢查完全在標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，但是電子跳動檢查時，驅(qū)動端的跳動值為68μm，稍高于標(biāo)準(zhǔn)要求的64μm。但是經(jīng)MDT專家確認(rèn)，電子跳動小于80μm都可以接受。

4 重新動平衡后試車情況

轉(zhuǎn)子運(yùn)回現(xiàn)場后，最終用戶立即組織了空壓機(jī)組的回裝工作，并于2月16日再次進(jìn)行試車，試車過程中，空壓機(jī)的振動以及軸溫指標(biāo)良好，在過臨界時的最高值VT011052B僅為43.9μm，額定轉(zhuǎn)速下最大值僅有18.8μm。

在試車過程時，現(xiàn)場還請到了東南大學(xué)的振動分析專家，用儀器對空壓機(jī)組進(jìn)行了振動監(jiān)測，分析顯示空壓機(jī)進(jìn)氣端VT011052A和VT011052B振動值在動平衡上的振動分量在過臨界時最大為40.2μm，額定轉(zhuǎn)速下為6.6μm，轉(zhuǎn)子不對中的分量最大值分別為3.5μm和2.9μm。

結(jié)語

轉(zhuǎn)子在現(xiàn)場保存期間，尤其是長期保存，應(yīng)該將轉(zhuǎn)子垂直放置，防止轉(zhuǎn)子彎曲。同時現(xiàn)場安裝轉(zhuǎn)子前應(yīng)對轉(zhuǎn)子的跳動值進(jìn)行全面、細(xì)致的檢查，包過跳動值高點(diǎn)的角度，保證轉(zhuǎn)子安裝時處于完好狀態(tài)。

表-2 臨界轉(zhuǎn)速時振動情況

表-3 額定轉(zhuǎn)速時振動情況

[1]石油、化學(xué)和氣體工業(yè)用軸流、離心壓縮機(jī)及膨脹機(jī)-壓縮機(jī) AP1 617標(biāo)準(zhǔn) [Z].第7版，2002.

[2]石油、化學(xué)和氣體工業(yè)用軸流、離心壓縮機(jī)及膨脹機(jī)-壓縮機(jī) AP1 684標(biāo)準(zhǔn)[Z].1996.