確保合成氣壓縮機(jī)檢修質(zhì)量及故障分析

褚學(xué)文，馬婷

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)股份有限公司，遼寧 沈陽 110869）

近年來，3BCL、2BCL、BCL等機(jī)型在用戶現(xiàn)場不斷出現(xiàn)安全運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)不穩(wěn)定的安全質(zhì)量問題，經(jīng)過對十幾臺機(jī)組的不同故障問題的收集匯總，分析診斷處理，得到了一些行之有效的處理方法（包括對振動(dòng)、溫度、油壓力等參數(shù)的調(diào)整）。同時(shí)該機(jī)組還存在其他產(chǎn)生機(jī)組安全質(zhì)量問題（既包括有機(jī)組設(shè)計(jì)、制造、工藝流程圖等相關(guān)問題）。

該合成氣壓縮機(jī)型主要是將兩種以上相近組分氣體混合而成一體的機(jī)型，其工藝氣體介質(zhì)密度相近，在機(jī)組體外或機(jī)組體內(nèi)進(jìn)行合成（在相近壓力、溫度下）的。根據(jù)這幾年所接觸的該機(jī)型在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所發(fā)生的機(jī)組故障問題，為讓同行了解機(jī)組的特性、特征。通過對機(jī)組的所處理的經(jīng)驗(yàn)來看對機(jī)組進(jìn)行分析，特對機(jī)組的機(jī)理所發(fā)生的問題進(jìn)行探討和闡述，還有注意事項(xiàng)等。該機(jī)組類型具有的特點(diǎn)：機(jī)組氣體壓比大，溫度偏高，軸承支點(diǎn)跨度長（軸頸細(xì)），致使軸剛性不足。機(jī)組布置如圖1所示。

圖1

1 影響機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)的因素

（1）隔板束各段間進(jìn)出氣風(fēng)口附近圓周防壓墊及密封膠條裝配不當(dāng)（磕碰損壞），膠圈老化，將影響機(jī)組進(jìn)出氣壓比、壓力和流量、氣體溫度的變化，使機(jī)組軸向力發(fā)生變化而增大。

（2）隔板束中分面膠條沒裝上或膠條老化失效。氣體介質(zhì)將影響葉輪級間、段間的壓力、流量、溫度，增加葉輪的軸向力，易產(chǎn)生氣體激振，影響機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）隔板束內(nèi)各相鄰葉輪之間的密封間隙值超差（它包括級間、段間密封）。氣體介質(zhì)將影響機(jī)組葉輪級間、段間的壓力、流量、溫度。增加葉輪的軸向力，易產(chǎn)生氣體激振，影響機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）針對該類機(jī)型主推力軸承溫度有的過高原因分析，從幾個(gè)方面考慮：①對推力軸承重新核算及設(shè)計(jì)；②對推力軸承進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)由原來的強(qiáng)制供油改為噴嘴式的；③增大推力軸承直徑，提高轉(zhuǎn)子推力盤的軸向壓強(qiáng)面積，減小轉(zhuǎn)子的軸向力，降低主推力軸承溫度偏高；④檢查及修正推力瓦塊幾何精度（形狀及尺寸公差）。

（5）合成氣機(jī)組的防喘振工藝管線系統(tǒng)是確保機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)的另一主要因素。它對整個(gè)工藝系統(tǒng)調(diào)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)對機(jī)組的各參數(shù)的穩(wěn)定性也是起調(diào)節(jié)作用。比如機(jī)型的一回一、二回一、三回一、三回二，抽加氣回二回一等這些形式。從目前來看，防喘振工藝管線選型正確與否對機(jī)組安全能否起到調(diào)節(jié)作用，以確保機(jī)組參數(shù)是致關(guān)重要。

（6）氣體冷卻器。氣體溫度過高，影響工藝管路和容器金屬熱膨脹系數(shù)，容器和管路內(nèi)氣體壓力增大，易發(fā)生超壓而易造成安全隱患（換熱效果降低）。

（7）氣體分離器及合成器。①氣體分離器在使用前、使用中、使用后要注意在罐下排凝，以防氣液混合，影響氣體質(zhì)量。還要對罐體內(nèi)在使用前的非工藝氣排凈，以保證工藝氣體含純度達(dá)到要求。②合成氣分為缸內(nèi)合成或缸外合成。它們在使用時(shí)要注意氣體合成的操作方法，以免發(fā)生氣體倒置。

2 針對該機(jī)型在檢修中所發(fā)生的質(zhì)量問題

2.1 影響推力軸承溫度高的因素

（1）所有主、副推力瓦塊的厚度，其加工精度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2）各瓦塊油楔是否符合5×15°圓弧切線斜角。

（3）瓦塊鎢金平面是否平整。

（4）各密封間隙是否超差（尤其是平衡盤密封）。

（5）平衡器管DN直徑是否合適（過流面積）或內(nèi)徑有堵塞（包括帶閥門結(jié)構(gòu)的）。

（6）隔板束中分面膠條或外徑膠圈（用于段間密封膠條）是否老化或磕碰劃傷。

（7）機(jī)組在氣動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，各段的進(jìn)出氣壓力及流量，在某一轉(zhuǎn)速下是否符合設(shè)計(jì)壓比值要求，防喘振點(diǎn)及曲線如何。

（8）機(jī)組與驅(qū)動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)軸器找正精度，是否考慮預(yù)拉伸或壓縮尺寸量。

（9）重新核算主推力軸承，部分推力軸承進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

2.2 影響軸向位移值的因素

推力盤（液壓或鍵連接）與鎖螺母是否旋緊。找正距離（預(yù)拉伸或壓縮）、軸位移探頭精度及把合螺母預(yù)緊程度是否達(dá)到要求、推力盤內(nèi)孔和端面是否垂直于轉(zhuǎn)子軸心線。氣動(dòng)所產(chǎn)生的軸向力是否過大、各推力瓦塊厚度是否符合精度要求、推力間隙基準(zhǔn)值是否按要求確定、軸位移探頭間隙電壓和探頭本身的線性值準(zhǔn)確性和靈敏性是否符合要求。

2.3 影響機(jī)組振動(dòng)值的因素

進(jìn)油溫度及壓力、軸承間隙大小、油膜形成不好、剛性不足產(chǎn)生油膜激振、瓦塊擺動(dòng)的靈活性、油楔是否合適影響進(jìn)油量、瓦塊鎢金面是否有洼心和凸起、轉(zhuǎn)子存在質(zhì)量不平衡（包括轉(zhuǎn)子本身或轉(zhuǎn)子葉輪上有附著物、轉(zhuǎn)子葉輪有裂紋、軸上配套件有松動(dòng)等）、氣體壓力和氣體分子團(tuán)不均勻、氣體激振（包括段間、平衡盤氣體壓力及流量）、聯(lián)軸器找正精度是否符合設(shè)計(jì)要求。

2.4 影響機(jī)組產(chǎn)生氣體激振的因素

機(jī)組主要是密封結(jié)構(gòu)、間隙不合理。平衡盤密封間隙超差，葉輪軸盤背壓力與平衡盤密封氣泄壓差不平衡（密封齒少、平衡器管DN小，過流面積?。?，造成該處局部壓力過高。段間防喘振管路和閥在氣體回路上不匹配、閥門調(diào)節(jié)有問題（包括機(jī)械、電氣方面）。解決方法：（1）更壞密封材料（Peek）、將密封間隙調(diào)?。ù蠹s是鋁密封間隙的1/3—1/4δ單側(cè)間隙）。（2）在平衡盤上增加反吹氣孔，來調(diào)節(jié)降低機(jī)組因轉(zhuǎn)子平衡器盤兩側(cè)氣體差壓大而產(chǎn)生的壓力氣體激振。

3 機(jī)組開車要領(lǐng)及注意事項(xiàng)

根據(jù)合成氣壓縮機(jī)機(jī)型所選用不同原動(dòng)機(jī)形式及技術(shù)參數(shù)的特性，制定裝置開車工藝操作及工藝路線方法，下面簡單介紹幾種原動(dòng)機(jī)開車注意事項(xiàng)。

3.1 升速要領(lǐng)

（1）電機(jī)直接啟動(dòng)。首先要對動(dòng)設(shè)備做好盤車工作（有盤車裝置的要分階段盤車，沒有盤車裝置的要用手盤車，查看進(jìn)油溫度及壓力，使各種動(dòng)設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上支承軸承軸徑油膜形成，使油膜的剛性產(chǎn)生，更便于支撐轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)）；做好機(jī)組內(nèi)的氣體輸送工作（采用開式或閉式方式），使機(jī)組內(nèi)葉輪及主軸帶壓（代用氣體或工藝氣體），這樣使機(jī)組在升速過程中轉(zhuǎn)子穩(wěn)定，油膜更便于形成，不易使振動(dòng)值大幅度的波動(dòng)，而使軸承鎢金損傷?，F(xiàn)場聆聽機(jī)組內(nèi)有沒有異?，F(xiàn)象、檢查現(xiàn)場各儀表和各電氣儀表信號是否正常（包括中控室、現(xiàn)場儀表）。

（2）調(diào)頻電機(jī)啟動(dòng)。采取此方法啟動(dòng)，首先，要對低壓電和高壓電的控制柜的電源、儀表控制柜等各相關(guān)元件的信號確認(rèn)，并進(jìn)行空載防控點(diǎn)試車信號試驗(yàn)。其次，對調(diào)頻電機(jī)是水冷或空冷（是否正常），轉(zhuǎn)子軸是否有頂升裝置，對軸系潤滑油壓力的確認(rèn)。

在升速過程前要確認(rèn)該電機(jī)是2級、4級或增加勵(lì)磁增速等。在開始升速時(shí)要按通電頻率計(jì)算出要分幾次升速的頻率及各設(shè)備臨界轉(zhuǎn)速。在各升速階段要觀察轉(zhuǎn)子振動(dòng)值和軸承溫度穩(wěn)定情況，當(dāng)轉(zhuǎn)速升到≥70%時(shí)，穩(wěn)定1h以上，如振動(dòng)值和溫度值穩(wěn)定，則可繼續(xù)升速，直至達(dá)到工作轉(zhuǎn)速要求；反之，查找原因。

（3）電機(jī)軟啟動(dòng)（變調(diào)頻增速、調(diào)頻+變速機(jī)、耦合器、齒式和摩擦片）。為避免機(jī)組瞬間過快啟動(dòng)，而對機(jī)組主軸及葉輪的軸擾動(dòng)及氣體的沖擊，使機(jī)組轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生振動(dòng)，在啟動(dòng)時(shí)都有著不同的操作要求，同時(shí)對機(jī)組殼內(nèi)氣體不同介質(zhì)和壓力也有著不同操作要求，所以在開車操作時(shí)要熟讀機(jī)組操作手冊和注意事項(xiàng)，以保證機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)。升速方式可參考調(diào)頻電機(jī)升速要求進(jìn)行。

（4）汽機(jī)啟動(dòng)。首先要熟讀汽輪機(jī)的操作要求及要領(lǐng)，注意暖機(jī)時(shí)間要長，確保機(jī)組在高溫下的進(jìn)出氣端的支點(diǎn)熱膨脹量達(dá)到試車要求，要充分釋放機(jī)殼熱膨脹量，然后低、高速運(yùn)轉(zhuǎn)。觀察機(jī)組軸振動(dòng)、位移值及軸承溫度是否正常。查看儀控儀表上的各參數(shù)是否滿足開車要求的條件。其次，分階段升速，過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)要快（速率要合理），每升一個(gè)轉(zhuǎn)速區(qū)間都要停頓一段時(shí)間，讓機(jī)組各參數(shù)得到充分釋放，并觀察各參數(shù)值是否正常，尤其是升速過程的各參數(shù)（軸振動(dòng)值特別要注意）。

3.2 合成氣機(jī)組開車操作注意事項(xiàng)

合成氣壓縮機(jī)不管采取什么氣體，通常都是將相似成分的氣體合成在一起，它是采用機(jī)組內(nèi)或機(jī)組外合成工藝。在進(jìn)行氣體合成操作時(shí)要注意機(jī)組的進(jìn)出氣壓力是否正常，往機(jī)組內(nèi)的抽加氣口的壓力略大于機(jī)組內(nèi)壓力、抽加進(jìn)氣流量要小于機(jī)組內(nèi)氣體流量（尤其是對機(jī)組內(nèi)抽氣特別要注意）。避免轉(zhuǎn)子軸向力偏大，影響位移值大小，以保證機(jī)組各參數(shù)的穩(wěn)定，尤其是機(jī)組轉(zhuǎn)子振動(dòng)值及位移值的參數(shù)值。

4 結(jié)語

綜上所述，多年積累的一些行知有效的檢測及檢修方法，在用戶現(xiàn)場得以驗(yàn)證。機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)（振動(dòng)、溫度、壓力等）現(xiàn)場運(yùn)轉(zhuǎn)良好，除個(gè)別機(jī)組主推力軸承溫度偏高外（機(jī)組本身固有的特性），其他都符合API要求范圍之內(nèi)。