狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在空壓機(jī)上的應(yīng)用

蘇志忠，戴鳳濤，祝雄心，程 君，艾合提買江

（1.獨(dú)山子石化公司研究院設(shè)備研究所；2.獨(dú)山子石化公司乙烯廠鉗工車間；3.獨(dú)山子石化公司乙烯廠空分車間，新疆 克拉瑪依 833600）

某廠空分裝置擔(dān)負(fù)著全廠氧氣、氮?dú)夤?yīng)，兩臺40 000m3/h空壓機(jī)是該兩套空分裝置的核心設(shè)備，是公司級關(guān)鍵機(jī)組，配置有S8000在線監(jiān)測系統(tǒng)。自從上了S8000在線監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)施狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)之后，實(shí)現(xiàn)了對該空壓機(jī)組的預(yù)防性維修。以下通過兩個成功案例來說明應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)在實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維修方面的情況。

一、1#空壓機(jī)組的監(jiān)測與維修

1.機(jī)組概況

某廠二空分1#空壓機(jī)組擔(dān)負(fù)著向全廠提供氧氣、氮?dú)?。機(jī)組由英格索蘭公司制造，為齒輪式多軸壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)（圖1）。該機(jī)組的一、二、三級分別設(shè)有X、Y兩個方向的測點(diǎn)，兩個測點(diǎn)的電渦流位移傳感器與水平方向相差45°安裝。一級轉(zhuǎn)速12 000r/min，報(bào)警值33μm，連鎖停機(jī)值38μm。二級轉(zhuǎn)速16 668r/min，報(bào)警值29μm，連鎖停機(jī)值34μm。三級轉(zhuǎn)速22 500r/min，報(bào)警值25μm，連鎖停機(jī)值30μm。

自2009年6月開機(jī)，三級的X、Y兩個測點(diǎn)的振動值有緩慢上升趨勢，尤其是2010年3月20日之后，振動值增大的速度變快。三級振動趨勢圖如圖2所示。2009年6月8日三級X測點(diǎn)的振動值為6.3μm，三級Y 測點(diǎn)的振動值為7.6μm。2010年3月20日X測點(diǎn)的振動值為17.6μm，Y測點(diǎn)的振動值為15.1μm，而到2010年5月24日，三級X測點(diǎn)的最高振動值為27.2μm，而Y測點(diǎn)也達(dá)到了25.2μm，均已經(jīng)超過報(bào)警值25μm，并且仍有上升趨勢。

2.振動原因分析

圖1 空壓機(jī)組總貌圖

圖2 三級振動趨勢圖

為了分析該機(jī)組振動增大的原因，利用S8000在線監(jiān)測系統(tǒng)對該機(jī)組的信號進(jìn)行分析。圖3所示的是2010年5月27日21：11：55與2008年8月1日22：46：07的時域波形和頻譜對比圖。通過對比可以看出，振動增大的主要成分是1倍頻。再根據(jù)振動緩慢爬升這一特點(diǎn)，可以判斷振動是由于轉(zhuǎn)子不均勻結(jié)垢，引起轉(zhuǎn)子緩變動不平衡故障引起。鑒于振動已經(jīng)達(dá)到報(bào)警值，振動仍有上升趨勢，所以車間決定立即進(jìn)行檢修，避免出現(xiàn)生產(chǎn)事故。

3.停機(jī)檢修

圖3 1#空壓機(jī)波形頻譜圖

2010年5月29日空分車間對空壓機(jī)進(jìn)行停機(jī)檢修。發(fā)現(xiàn)葉輪、擴(kuò)壓器和殼體表面積碳、水垢嚴(yán)重，空壓機(jī)入口空氣過濾器的灰塵較多。

為解決1#空壓機(jī)振動故障，避免檢修之后故障重復(fù)發(fā)生采取以下措施。

（1）更換三級轉(zhuǎn)子。換下的轉(zhuǎn)子清洗、除垢，作為備件。

（2）用蒸汽對擴(kuò)壓器和殼體吹掃除垢。

（3）選用質(zhì)量較好、精度較高的入口過濾器筒芯，若使用國產(chǎn)濾芯可以在過濾器外面加無紡布進(jìn)行預(yù)過濾；并對自潔式過濾器中舊的過濾筒全部更新，更換后的過濾器阻力明顯下降，提高了過濾效果，保證了空壓機(jī)吸氣暢通。

（4）檢查三級水垢來源。檢查二級換熱器無內(nèi)漏，二級換熱器下部疏水閥異常，不能正常工作排出冷凝水。于是決定拆掉疏水閥，采用皮管排放冷凝水。在之后開機(jī)運(yùn)行中檢查發(fā)現(xiàn)，二級換熱器疏水皮管排水較多。

1#空壓機(jī)經(jīng)檢修之后，振動明顯下降，三級振動值大幅下降約15μm，一直保持在10～11μm。通過狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，及時掌握機(jī)組的運(yùn)行狀況，并準(zhǔn)確診斷出機(jī)組的故障類型、部位、程度等。通過監(jiān)測信息，合理安排檢修時間、檢修內(nèi)容，成功解決了1#空壓機(jī)振動三級振動大的故障。

二、2#空壓機(jī)組的監(jiān)測與運(yùn)行管理

1.概況描述

2#空壓機(jī)與1#空壓機(jī)結(jié)構(gòu)相同，2010年3月21日一級振動突然上升，X測點(diǎn)由13.2μm上升到21.6μm，Y測點(diǎn)由12.9μm上升到22.4μm，接近報(bào)警值。

2.振動原因分析

及時了解到振動突然增大的原因是當(dāng)時車間發(fā)生晃電。通過S8000在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)對X、Y測點(diǎn)的信號進(jìn)行晃電前后的頻譜分析，頻譜上主要頻率為1倍、2倍、3倍頻，并且3倍頻最突出，頻譜圖如圖4所示。通過頻譜分析，認(rèn)為3倍頻的出現(xiàn)主要是與轉(zhuǎn)子與葉輪的聯(lián)接方式有關(guān)。轉(zhuǎn)子與葉輪之間是通過不規(guī)則的三棱柱聯(lián)接。這種聯(lián)接方式，容易產(chǎn)生松動、摩擦，因而在頻譜上出現(xiàn)3倍頻。

圖4 2#空壓機(jī)波形頻譜圖

為了分析振動突變前后的頻譜結(jié)構(gòu)的變化，將2010年3月25日01：57：04與2010年3月1日10：57：04的時域波形和頻譜圖進(jìn)行對比分析。通過對比發(fā)現(xiàn)振動上升的原因主要是由3倍頻上升。振動突變前后頻譜對比圖如圖4所示。3倍頻上升的原因是車間突發(fā)晃電時電機(jī)突然斷電，引起壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子與葉輪聯(lián)接部位的松動，至使振動突然上升。

3.保運(yùn)措施

鑒于空壓機(jī)振動突然上升接近報(bào)警值之后，振動值平穩(wěn)，沒有發(fā)生大的波動和突變，建議讓壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，但是在工藝上保持平穩(wěn)操作，負(fù)荷不能有較大的改變，杜絕晃電事故的發(fā)生，避免產(chǎn)生波動，引起振動的再一次上升。在狀態(tài)監(jiān)測方面，加強(qiáng)該機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測，密切關(guān)注空壓機(jī)的運(yùn)行狀況及振動變化趨勢。

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