Shell粉煤氣化裝置激冷氣壓縮機(jī)高速軸振動(dòng)問題的研究

田　森

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

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Shell粉煤氣化裝置激冷氣壓縮機(jī)高速軸振動(dòng)問題的研究

田森

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

激冷氣壓縮機(jī)是Shell粉煤氣化裝置U-1300氣化單元的關(guān)鍵設(shè)備，一旦出現(xiàn)問題，將給Shell粉煤氣化裝置的安全生產(chǎn)帶來很大的威脅。

某企業(yè)的Shell粉煤氣化裝置所使用的激冷氣離心壓縮機(jī)型號(hào)為SV12-M，壓縮介質(zhì)為合成氣。該激冷氣壓縮機(jī)自2011年7月投用后，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)因高速軸振值高而造成的停車問題。經(jīng)檢查，葉輪有較明顯的磨損，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，成為影響裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的制約點(diǎn)。

1　激冷氣壓縮機(jī)簡(jiǎn)介

激冷氣壓縮機(jī)機(jī)組由壓縮機(jī)、液力耦合器及電機(jī)組成，三者之間通過膜片聯(lián)軸器聯(lián)接，為了便于安裝找正，整體布置于同一鋼制底座上，整個(gè)機(jī)組(除液力耦合器)采用潤(rùn)滑油站供油。機(jī)組采用3層布置，主機(jī)置于第2層，油站以及液力耦合器配套的泵站、板式換熱器等置于底層，介質(zhì)進(jìn)、出口管線及高位油箱置于頂層。

壓縮機(jī)的定子由蝸殼(垂直剖分結(jié)構(gòu))、端板(流道部件，引導(dǎo)氣流從進(jìn)口法蘭處流向葉輪進(jìn)口)、支架(流道部件，引導(dǎo)氣流從葉輪出口流向蝸室)、輪蓋密封(安裝在支架上面，用以隔離壓縮機(jī)進(jìn)、出口)等組成。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子包括主軸、葉輪(閉式，后彎型，與主軸過盈配合，使用液壓工具裝配在主軸上)、軸頭螺母(軸向固定葉輪，并起導(dǎo)流作用)、鎖緊螺母(固定主軸兩端干氣密封的軸向位置，以免干氣密封穿動(dòng)而損壞失效)、大齒輪(單斜齒，通過齒輪嚙合給主軸傳遞動(dòng)能)和壓縮機(jī)齒輪箱體(整體焊接，是壓縮機(jī)本體部分的支撐座，同時(shí)起到支撐定子和處理轉(zhuǎn)子的作用)，原動(dòng)機(jī)采用增安型電機(jī)。為了確保機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)組設(shè)有各種控制及保安裝置。

2　高速軸振值高原因分析

該激冷氣壓縮機(jī)正式投運(yùn)40多天后，因高速軸測(cè)振點(diǎn)VI1301/02振值高而造成停車。拆檢發(fā)現(xiàn)：壓縮機(jī)蝸殼及管線內(nèi)存在大量灰垢；葉輪輪蓋前端面磨出深約5 mm、寬約12 mm帶槽；葉輪前輪蓋外緣磨損，其中有4～5處磨損較為嚴(yán)重。

通過檢查葉輪磨損部位及對(duì)工況的了解，該激冷氣壓縮機(jī)高速軸振動(dòng)原因分析如下：葉輪磨損部位均為葉輪與支撐、端板配合間隙最小處，激冷氣壓縮機(jī)所輸送的介質(zhì)中含灰量較大并有一定黏度，介質(zhì)通過該部位時(shí)阻力增大，所攜帶灰粒在支撐與端板上積聚，造成間隙逐漸變小，進(jìn)而引起動(dòng)靜部件相互摩擦，最后導(dǎo)致激冷氣壓縮機(jī)高速軸振值增大、葉輪磨損。

3　技改措施

激冷氣壓縮機(jī)蝸殼內(nèi)部及葉輪流道結(jié)垢是引起壓縮機(jī)振動(dòng)的主要原因，為此，提出了以下改造思路：①改進(jìn)壓縮機(jī)端板，防止高速運(yùn)行時(shí)飛灰在端板與葉輪進(jìn)口密封間隙處積聚，避免因該處間隙變小而造成動(dòng)靜部件發(fā)生摩擦；②葉輪外緣處增加吹掃氣，防止飛灰在葉輪外緣與壓縮機(jī)支撐縫隙間積聚，對(duì)于少量的積灰能夠及時(shí)進(jìn)行吹除；③激冷氣壓縮機(jī)蝸殼外部增加中壓蒸汽伴熱、加厚保溫層，在開、停車階段，改善壓縮機(jī)在系統(tǒng)低溫狀態(tài)下的運(yùn)行狀況；④優(yōu)化工藝操作，防止大量飛灰進(jìn)入激冷氣壓縮機(jī)進(jìn)口。

利用Shell粉煤氣化裝置大修機(jī)會(huì)，對(duì)激冷氣壓縮機(jī)進(jìn)行了改造：①激冷氣壓縮機(jī)端板吸入管與葉輪配合平面處，使用電動(dòng)工具加工坡口，制成尖角，在不影響密封效果的情況下，減少飛灰積聚面積。②使用溫度為225 ℃、壓力為5.2 MPa的氮?dú)庾鳛榇祾邭庠?，通過在激冷氣壓縮機(jī)蝸殼上開孔引入主管道；在蝸殼內(nèi)部連接支撐上方安裝環(huán)形吹掃氣裝置，環(huán)形管上分布8根支管，與在支撐上鉆的小孔連通，各小孔均勻分布正對(duì)葉輪外緣，目的是讓吹入的氮?dú)饧涌烊~輪外緣部位氣體流速，以防止飛灰、銹片等物質(zhì)掛在該處蝸殼及葉輪上；增設(shè)流量計(jì)，采用手閥控制吹掃氣的流量。③根據(jù)蝸殼外形，在激冷氣壓縮機(jī)蝸殼表面制作環(huán)形伴熱管，同時(shí)將入口管線安裝的伴熱管改為環(huán)形管，盡可能增加伴熱管的加熱面積；將伴熱蒸汽氣源改為中壓蒸汽，以進(jìn)一步提高伴熱溫度。

4　改造效果

實(shí)際操作證明，對(duì)激冷氣壓縮機(jī)的技術(shù)改造是成功的，運(yùn)行狀況一直良好，葉輪掛垢及高速軸振值升高的問題得到控制。在近期停車拆檢激冷氣壓縮機(jī)時(shí)，發(fā)現(xiàn)葉輪表面及流道內(nèi)沒有掛垢痕跡，且很干凈。

2016-05-23)