氯氣透平壓縮機(jī)故障分析與措施

劉琦

摘要；簡(jiǎn)要介紹山東陽(yáng)煤恒通化工股份有限公司氯氣壓縮機(jī)組運(yùn)行情況及運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題、原因分析及采取的措施。

關(guān)鍵詞；氯氣氯氣壓縮機(jī)軸振動(dòng)連鎖報(bào)警 故障分析

中圖分類號(hào)：Q343文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

Abstract: The brief introduction of Shandong YangMei Hengtong chemical Limitedchlorine compressors and appearing problems in operation, the cause analysis and solutions.

Keyword ：chlorine； chlorine gas compressor； axial vibration；; linkage alarm； fault analysis

山東陽(yáng)煤恒通化工股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱陽(yáng)煤恒通）40萬(wàn)t/a離子膜燒堿項(xiàng)目一、二期各20萬(wàn)t/a裝置分別于2011年7月1日和2012年4月25日順利投產(chǎn)運(yùn)行。氯氣輸送設(shè)備選用4H-3/4100型國(guó)產(chǎn)氯氣透平式壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)運(yùn)行以來(lái)各項(xiàng)指標(biāo)總體平穩(wěn)，綜合效益顯著?，F(xiàn)將氯氣透平式壓縮機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的情況、原因分析及采取的措施總結(jié)如下：

1氯氣透平機(jī)的規(guī)格和性能

1.1氯氣透平壓縮機(jī)主要運(yùn)行指標(biāo)

氯中含水：≤100ppm

一級(jí)氯氣進(jìn)口溫度：20～30℃，一級(jí)氯氣進(jìn)口壓力(絕壓)：≥0.085Mpa

氯氣出口壓力 (絕壓)：≤0.38Mpa

適用燒堿產(chǎn)量：10萬(wàn)t/a，流量：4100 Nm3/h

1.2氯氣透平壓縮機(jī)工作原理

氯氣透平壓縮機(jī)是一種多級(jí)離心式壓縮機(jī)，其工作原理是借助于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力對(duì)氯氣做功，把葉輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使氣體流速得到提高，氣體在流經(jīng)擴(kuò)壓器和蝸殼時(shí)速度降低，氣體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓能，使氯氣壓力升高，滿足工藝使用要求。

2氯氣透平壓縮機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題、原因分析及采取措施

2.1透平機(jī)前軸瓦振動(dòng)值高

2.1.1事件經(jīng)過(guò)

2012年3月27日，9:30分氯氫處理崗位操作工發(fā)現(xiàn)1#透平機(jī)軸向位移報(bào)警(報(bào)警值為±0.15)，9:47分軸向位移在-0.15 mm - 0.13 mm之間波動(dòng)。9:48分以后，軸向位移顯示又恢復(fù)正常，為-0.1mm左右。10:12分39秒，1#透平機(jī)跳閘。

事后檢查報(bào)警記錄發(fā)現(xiàn)，10:12:39,1#透平機(jī)前軸瓦（遠(yuǎn)離電機(jī)側(cè)）徑向振動(dòng)值為197.16ｕm（連鎖跳機(jī)值為50ｕm），同時(shí)軸向位移值為0.98mm（連鎖值為±0.30mm）。

11:00，維修人員對(duì)1#機(jī)前軸瓦進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)前軸瓦徑向瓦塊磨損嚴(yán)重，同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩只瓦塊的固定螺絲脫落。將主機(jī)前軸瓦瓦塊進(jìn)行更換，對(duì)輕微磨損的主軸進(jìn)行修復(fù)后開(kāi)機(jī)運(yùn)行正常。

2.1.2 原因分析

（1）由于廠家裝配質(zhì)量差，前軸瓦有兩塊瓦塊的固定螺絲脫落，造成透平機(jī)運(yùn)行過(guò)程中瓦塊晃動(dòng)，磨損加大，振動(dòng)值超高連鎖跳機(jī)。

（2）透平機(jī)因?yàn)槊看伍_(kāi)停車都要經(jīng)過(guò)臨界，在臨界區(qū)時(shí)振值是最大的，最容易造成徑向瓦塊和止推瓦塊磨損，間隙增大。因此，頻繁開(kāi)停機(jī)也能造成透平機(jī)前軸瓦振動(dòng)值超高連鎖跳車。

2.1.3、采取措施

（1）堅(jiān)持計(jì)劃?rùn)z修、提高裝配質(zhì)量、杜絕誤操作。檢修時(shí)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行徹底檢查，開(kāi)車前進(jìn)一步確認(rèn)，對(duì)檢查有任何問(wèn)題的零部件進(jìn)行更換。停車備用期間，停相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)的電源。避免長(zhǎng)期通電對(duì)電氣元件的影響。

（2）聯(lián)系廠家對(duì)防喘振自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行完善，達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，投運(yùn)防喘振系統(tǒng)，確保機(jī)組的安全運(yùn)行，防喘振自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須建立在流量測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確無(wú)誤的情況下才能投運(yùn)，否則會(huì)帶來(lái)更大的影響。

（3）調(diào)整聯(lián)鎖設(shè)置，對(duì)于透平機(jī)前后軸瓦的4個(gè)振動(dòng)值測(cè)點(diǎn)的聯(lián)鎖停機(jī)調(diào)整如下：當(dāng)出現(xiàn)任意一點(diǎn)振動(dòng)值超限值時(shí)，透平機(jī)只報(bào)警不聯(lián)鎖停機(jī)。當(dāng)出現(xiàn)任意兩點(diǎn)到高限值時(shí)，透平機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)廠家論證，調(diào)整軸位移值報(bào)警值為±0.275mm。

2.2透平機(jī)后軸瓦徑向振動(dòng)值高

2.2.1事件經(jīng)過(guò)

2012年3月24日，12:55：09，2#透平機(jī)后軸瓦（靠近電機(jī)側(cè)）徑向振動(dòng)值高報(bào)警，振動(dòng)值為38.25ｕm（報(bào)警值為38ｕm）,此后，2#機(jī)后軸瓦徑向振動(dòng)一直在較高的振動(dòng)值波動(dòng)，并且連續(xù)報(bào)警。13:01:15，振動(dòng)值達(dá)到52.44ｕm(跳閘值為50ｕm)，2#透平機(jī)跳閘。

維修人員對(duì)透平機(jī)拆開(kāi)檢查發(fā)現(xiàn)，后軸瓦徑向瓦塊巴氏合金磨損嚴(yán)重，主軸磨損較重，磨損最大處減少了為0.17mm。拆開(kāi)增速箱，發(fā)現(xiàn)增速箱的高速軸前后軸瓦均有所磨損，增速箱高速軸前軸瓦磨損較后軸瓦嚴(yán)重。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)增速箱徑向間隙達(dá)到0.55mm。

2.2.2原因分析

在2#透平機(jī)跳閘之前，潤(rùn)滑油油溫，油壓都正常，經(jīng)化驗(yàn)分析，潤(rùn)滑油的各項(xiàng)指標(biāo)都在控制指標(biāo)范圍內(nèi)，可以排除潤(rùn)滑油造成軸瓦的損壞?；旧峡烧J(rèn)為是由于增速箱徑向間隙過(guò)大（達(dá)到0.55mm，合理值為0.12mm-0.15mm），增速箱和透平機(jī)主機(jī)的同軸度偏離值大，帶動(dòng)透平機(jī)轉(zhuǎn)子后軸瓦振動(dòng)加大，軸瓦嚴(yán)重磨損，隨后造成主軸的磨損、后軸瓦徑向振動(dòng)值高報(bào)警，2#透平機(jī)跳閘。

2.2.3采取措施

（1）嚴(yán)格控制增速箱和主機(jī)的同軸度偏離值在0.05mm以下。

（2）定時(shí)檢查潤(rùn)滑油油溫，油壓是否正常，潤(rùn)滑油的各項(xiàng)指標(biāo)都在指標(biāo)范圍內(nèi)。

（3）針對(duì)透平機(jī)因?yàn)樵谛迯?fù)過(guò)程中，焊接材料與原材料接縫處有過(guò)渡帶，位置正好與振動(dòng)探頭相對(duì)，影響電信號(hào)反饋，造成振值偏高，堅(jiān)決要求返廠修復(fù)接縫處。

2.3透平機(jī)后軸瓦溫度偏高

2.3.1事件過(guò)程

2012年4月2日15：00，操作工發(fā)現(xiàn)3#透平機(jī)后軸瓦溫度偏高達(dá)到77℃，平均2.5個(gè)小時(shí)上漲一度，對(duì)3#透平機(jī)停機(jī)檢查。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)主機(jī)后軸瓦徑向間隙在指標(biāo)下限0.105mm（標(biāo)準(zhǔn)為0.09-0.14 mm）。然后重新進(jìn)行后軸瓦間隙調(diào)整，最后調(diào)整為0.12mm。對(duì)前軸瓦的測(cè)振點(diǎn)進(jìn)行校正。試開(kāi)機(jī)，發(fā)現(xiàn)前軸瓦的振動(dòng)值偏大在32ｕm左右，還有上漲的趨勢(shì)。隨后嘗試著帶負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)只要透平機(jī)帶負(fù)荷，前軸瓦振動(dòng)值就上漲，并且不斷的觸及報(bào)警值38ｕm，空負(fù)荷運(yùn)行4個(gè)小時(shí)后，情況仍然沒(méi)用好轉(zhuǎn)，決定停機(jī)檢修。拆開(kāi)前軸瓦進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)主機(jī)前軸承有一個(gè)下瓦塊損壞，瓦塊上有直徑3mm的孔洞，更換瓦塊后，開(kāi)3#透平機(jī)運(yùn)行正常。

2.3.2原因分析

（1）造成軸瓦溫度高的原因是后軸瓦徑向間隙處于下限0.11mm，由于3#透平機(jī)的后軸有傷，光滑度和平整度都比不上新軸，所以調(diào)整徑向間隙不能偏小，否則容易造成瓦溫高，由于3#透平機(jī)在上次檢修時(shí)后軸瓦徑向間隙為0.11mm。徑向間隙太低，是造成透平機(jī)后軸瓦溫度偏高的主要原因。

（2）造成前軸瓦振動(dòng)大的原因?yàn)榍拜S瓦有一個(gè)瓦塊損壞，出現(xiàn)孔洞，瓦塊表面形不成油膜，造成振動(dòng)大。

2.3.3采取措施

（1） 3#透平機(jī)主機(jī)后軸瓦徑向間隙不能太低，應(yīng)大于0.11mm以上，一般調(diào)整為0.12mm。

（2）重新對(duì)機(jī)組進(jìn)行找正，對(duì)前軸瓦測(cè)振點(diǎn)進(jìn)行校對(duì)。

（3）加強(qiáng)潤(rùn)滑油的管理，每3個(gè)月全面的進(jìn)行一次潤(rùn)滑油質(zhì)的分析，保證油質(zhì)的良好穩(wěn)定。日常的運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)格控制好油壓、油溫，備用機(jī)的潤(rùn)滑油除檢修外，保持在正常運(yùn)行狀態(tài)。

2.4透平機(jī)主推力軸承超溫

2.4.1事件經(jīng)過(guò)

2012年4月25日， 5#透平機(jī)機(jī)在加壓準(zhǔn)備并系統(tǒng)時(shí)，主推力軸承溫度瞬間超溫報(bào)警，軸向位移報(bào)警，拆檢后發(fā)現(xiàn)主推力瓦塊燒壞，更換了備用瓦塊，投運(yùn)行時(shí)溫度偏高，并入系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)主推力瓦溫度70度左右，比其它機(jī)高接近20℃，在開(kāi)機(jī)準(zhǔn)備并系統(tǒng)過(guò)程中又出現(xiàn)第一次現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)拆檢發(fā)現(xiàn)主推力瓦塊損壞無(wú)法使用，維修人員在更換瓦塊時(shí)發(fā)現(xiàn)，5#機(jī)后軸承盒上下盒端面不在一平面內(nèi)，相差0.05mm,更瓦塊后于5月5日試車并系統(tǒng)時(shí)又出現(xiàn)軸瓦溫度迅間超溫，軸向位移瓦溫報(bào)警，緊急停車后拆檢發(fā)現(xiàn)主推力瓦磨損，

2.4.2原因分析

5月11日廠家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)拆檢發(fā)現(xiàn)主推力瓦塊出廠錯(cuò)裝成副推力瓦塊，造成后續(xù)兩次瓦塊繼續(xù)裝錯(cuò)，由于瓦塊裝錯(cuò)，在加壓運(yùn)行過(guò)程中不能形成油楔，無(wú)法形成油膜和平衡軸向力，造成瓦塊損壞。更換成主推力瓦塊后并系統(tǒng)運(yùn)行正常。

2.4.3采取措施

（1）加強(qiáng)計(jì)劃?rùn)z修。雖然廠家建議一年拆檢一次，但根據(jù)公司透平機(jī)運(yùn)行情況，運(yùn)行6000個(gè)臺(tái)時(shí)就應(yīng)該進(jìn)行一次計(jì)劃?rùn)z修，主要檢查增速箱和主機(jī)的同軸度，檢查主機(jī)前后軸承的徑向間隙和瓦塊情況。

（2）嚴(yán)格操作規(guī)程，如果在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)軸振動(dòng)值和軸位移值偏高，振動(dòng)值超過(guò)30ｕm，軸位移接近報(bào)警值±0.15mm時(shí)，并且有上漲的趨勢(shì)，只要出現(xiàn)其中一種情況，應(yīng)停機(jī)檢修。

（3）加強(qiáng)透平機(jī)備品備件的管理，保證備品備件的齊全。

2.5透平機(jī)后軸瓦軸振動(dòng)測(cè)定值失真

2.5.1事件經(jīng)過(guò)

2012年4月3日14:40，1#透平機(jī)機(jī)后軸瓦軸兩個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)中的一個(gè)振值測(cè)點(diǎn)迅速超高報(bào)警（報(bào)警值50ｕm），并很快達(dá)到150ｕm以上，而另一個(gè)振值測(cè)點(diǎn)始終在17ｕm恒定。聯(lián)系透平機(jī)廠家儀表人員進(jìn)行檢查，認(rèn)定為測(cè)點(diǎn)損壞，只能用一個(gè)測(cè)振點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。4月4日，5:44，操作工發(fā)現(xiàn)，1#機(jī)的后軸瓦剩下的一個(gè)振值也在波動(dòng)，波動(dòng)范圍在40ｕm左右。停車檢查發(fā)現(xiàn)軸瓦的兩個(gè)測(cè)振線全部磨壞，瓦塊和軸未見(jiàn)異常，打開(kāi)前軸瓦進(jìn)行檢查未見(jiàn)異常，拆開(kāi)增速箱進(jìn)行檢查軸和軸瓦未見(jiàn)異常，隨后對(duì)后軸瓦的兩根測(cè)振線進(jìn)行更換，開(kāi)機(jī)后運(yùn)行正常。

2.5.2原因分析

廠家在裝配測(cè)振線的過(guò)程中，測(cè)振線未安裝固定好，被高速轉(zhuǎn)動(dòng)部件磨壞，造成測(cè)定值失真超高。

2.5.3采取措施

（1）更換后軸瓦的兩根測(cè)振線。

（2）提高操作工的責(zé)任心，嚴(yán)密監(jiān)控透平機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的巡檢，及早發(fā)現(xiàn)透平機(jī)運(yùn)行的異常情況。以便于及時(shí)處理。

（3）建立健全透平機(jī)的運(yùn)行檔案，從運(yùn)行臺(tái)時(shí)，檢修記錄，備件更換，運(yùn)行情況等幾個(gè)方面著手，使透平機(jī)的運(yùn)行和檢修處在一個(gè)可控的狀態(tài)。

2.6透平機(jī)軸振動(dòng)測(cè)點(diǎn)假信號(hào)

2.6.1事件經(jīng)過(guò)：

2012年15點(diǎn)19分31秒～33秒5#透平機(jī)軸振動(dòng)值開(kāi)始上升，振動(dòng)值在8.82um。15點(diǎn)19分35秒，振動(dòng)值達(dá)到43.56um。此時(shí)超過(guò)高報(bào)警值（高報(bào)警值為38um），計(jì)算機(jī)報(bào)警，但沒(méi)達(dá)到連鎖值（超高報(bào)警值即連鎖值為50um）。15點(diǎn)19分38秒，振動(dòng)值達(dá)到95.72um,超過(guò)連鎖值(50um),連鎖跳車。停機(jī)后維修人員對(duì)軸承進(jìn)行拆檢未發(fā)現(xiàn)異常情況，各間隙正常，儀表維修同時(shí)檢查探頭連線、線圈阻值、延長(zhǎng)線絕緣、接頭連接、端子連接、變送器（前置發(fā)達(dá)器）、穿線管緊固等，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。正常開(kāi)車后測(cè)振數(shù)據(jù)一直在6.8um左右，數(shù)據(jù)平穩(wěn)。

2.6.2原因分析

故障為單點(diǎn)超限連鎖跳車，如果是機(jī)械故障一般應(yīng)該出現(xiàn)兩測(cè)點(diǎn)同時(shí)超限的情況，同時(shí)軸承溫度應(yīng)該發(fā)生變化，從拆檢情況看，軸承軸頸未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，初步判定為振動(dòng)測(cè)點(diǎn)假信號(hào)造成連鎖跳車。5#透平機(jī)測(cè)振點(diǎn)出現(xiàn)假信號(hào)可能存在以下原因：

（1）傳感器故障：傳感器，其核心部件是線圈。通常的故障是線圈燒壞短路或短路，損壞后，不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)。從檢查情況看未發(fā)現(xiàn)異常，可以判定此次故障不是由探頭部件的損壞造成的。

（2）延伸電纜故障：如果出現(xiàn)斷路現(xiàn)象，測(cè)量數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)最大，達(dá)到量程值200或0，根據(jù)計(jì)算機(jī)歷史數(shù)據(jù)以及拆檢未發(fā)現(xiàn)有損毀現(xiàn)象判定，應(yīng)該排除這種情況。

（3）前置發(fā)達(dá)器（變送器）故障：變送器本身?yè)p壞，根據(jù)測(cè)振系統(tǒng)的運(yùn)行情況看，此項(xiàng)可以排除。

（4）外界因素：變送器的電源瞬間有大的波動(dòng)，也可能造成測(cè)量數(shù)據(jù)大的變化。外界瞬間強(qiáng)干擾信號(hào)（電磁、電流等信號(hào)）的竄入，也可能造成測(cè)量數(shù)據(jù)大的變化。

（5）由于長(zhǎng)時(shí)間處在振動(dòng)的環(huán)境下運(yùn)行，測(cè)振系統(tǒng)中各部件之間的聯(lián)接可能松動(dòng)，接線端子部分松動(dòng)，連接接頭可能出現(xiàn)虛連現(xiàn)象也可能造成假信號(hào)。

2.6.3采取措施

據(jù)以上分析，將采取以下措施:

（1）針對(duì)連鎖跳車的情況，加強(qiáng)與生產(chǎn)廠家和同行業(yè)的進(jìn)一步交流。

（2）采用整根電纜，取消中間接頭，解決由于延伸電纜中間有接頭產(chǎn)生虛連的問(wèn)題。

（3）堅(jiān)持計(jì)劃?rùn)z修，檢修時(shí)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行徹底檢查，開(kāi)車前進(jìn)一步確認(rèn)，對(duì)檢查有任何問(wèn)題的零部件進(jìn)行更換。機(jī)器停車備用期間，停相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)的電源。

3 結(jié)語(yǔ)

鑒于以上問(wèn)題，陽(yáng)煤恒通化工通過(guò)采取重新修訂透平機(jī)操作和檢修規(guī)程，加強(qiáng)工藝指標(biāo)控制，堅(jiān)持計(jì)劃?rùn)z修和備品備件的管理，調(diào)整聯(lián)鎖設(shè)置，完善防喘振自動(dòng)系統(tǒng)等措施，保證了氯氣壓縮機(jī)的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。