離心式氯氣壓縮機(jī)軸振動故障分析

劉小剛

(寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202)

寧夏英力特化工股份有限公司氯堿分公司燒堿裝置擴(kuò)能后達(dá)到10萬t/a，氯處理系統(tǒng)輸送設(shè)備采用了3臺LYJ-1900/0.36型壓縮機(jī)，由杭州某公司制造。該壓縮機(jī)于2007年9月投入使用，運(yùn)行至今除了正常的檢修維護(hù)外，對其中2臺機(jī)組主機(jī)進(jìn)行了整體更換。

1 LYJ-1900/0.36型離心式氯氣壓縮機(jī)

1.1 機(jī)組參數(shù)

入口流量，1 900 m3/h；入口壓力，0.089 MPa(絕)；入口溫度，≤30 ℃；出口壓力，0.36 MPa(絕)；出口溫度，≤40 ℃；第一臨界轉(zhuǎn)速，14 850 r/min；主軸轉(zhuǎn)速，22 360 r/min；效率，62%；工作介質(zhì)，Cl2；配用電動機(jī)功率，160 kW。

1.2 機(jī)組工作原理

LYJ-1900/0.36型離心式氯氣壓縮機(jī)為兩級壓縮，通過高速軸帶動兩級葉輪分別在齒輪增速箱的兩側(cè)高速旋轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生的離心力對氯氣做功，使之產(chǎn)生動能及靜壓能，氣體壓力得到提高，并送至后續(xù)工序。在氣體壓縮過程中，要控制好一、二級壓縮氣體的溫度。

1.3 機(jī)組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)單獨(dú)的潤滑系統(tǒng)，包括油站、主副油泵及高位油箱。

(2)兩級增速，單軸懸臂兩級壓縮，高速軸承采用整體五瓦動壓滑動軸承。

(3)采用膜片式聯(lián)軸器傳動模式。

(4)軸密封采用迷宮梳齒型抽充氣式密封。

2 壓縮機(jī)運(yùn)行狀況

燒堿裝置擴(kuò)能前，氯氣壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，主要的維護(hù)檢查項(xiàng)目有梳齒套、滑動軸承的磨損更換，潤滑油定期更換及油濾的不定期更換。擴(kuò)能后，頻繁發(fā)生軸振動的不穩(wěn)定情況。初步判斷是機(jī)組長時間運(yùn)行，摩擦間隙變大，尤其是各種配件在主機(jī)上組裝后機(jī)械精度達(dá)不到原要求所致。但頻繁更換配件后仍不能解決軸振幅上升的問題，為保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，又購買了2臺主機(jī)進(jìn)行整體更換，運(yùn)行1周左右較穩(wěn)定，但10天后軸振幅逐漸升高，運(yùn)行1個月后不得不對新機(jī)組進(jìn)行檢查維修。壓縮機(jī)運(yùn)行情況見表1、表2。

3 軸振動振幅升高原因的排查

壓縮機(jī)運(yùn)行時轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力引起徑向振動使得整個機(jī)組在工作過程中振動，轉(zhuǎn)子不平衡離心力達(dá)到一定值后，就會產(chǎn)生很大的橫向振動；其高速轉(zhuǎn)子的運(yùn)行狀態(tài)直接體現(xiàn)了透平機(jī)的運(yùn)行狀況，因?yàn)檩S振動是壓縮機(jī)運(yùn)行最為關(guān)鍵的一個監(jiān)控點(diǎn)，它的測量數(shù)據(jù)直接體現(xiàn)了高速軸、葉輪、滑動軸承、梳齒套及潤滑油質(zhì)的運(yùn)行情況，為此，出現(xiàn)軸振動問題時，若不及時解決，將會縮短設(shè)備運(yùn)行周期，并加大維修頻次和維修費(fèi)用。

表1 擴(kuò)能前壓縮機(jī)運(yùn)行情況

表2 擴(kuò)能后壓縮機(jī)運(yùn)行情況

3.1 潤滑系統(tǒng)的檢查

采用GB 11120—1989要求的32#汽輪機(jī)油作為潤滑介質(zhì)，通過一開一備油泵輸送至精油過濾器后進(jìn)入增速箱，壓力維持在0.08 MPa以上；高位油箱作為應(yīng)急備用，油位維持在標(biāo)線處；按規(guī)定，系統(tǒng)潤滑油運(yùn)行連續(xù)達(dá)8 000 h須更換；潤滑油通過循環(huán)水冷卻降溫，溫度始終控制在≤45 ℃下。經(jīng)檢查，潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行正常，無污染。

3.2 儀表檢測元件的檢查

儀表專業(yè)人員對軸振動檢測元件軸振動傳感器、信號線、變送器等逐項(xiàng)進(jìn)行了檢查，一切正常；為了驗(yàn)證測量元件工作的可靠性，對3個監(jiān)測點(diǎn)實(shí)施倒換測試，觀察軸振動的測量數(shù)據(jù)有無差異。經(jīng)驗(yàn)證，測量元件正常。

3.3 工藝操作指標(biāo)的梳理

對比擴(kuò)能前后工藝控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)如下情況：擴(kuò)能后電動機(jī)運(yùn)行電流有上升趨勢，尤其在夏季高溫時段，電動機(jī)定子和前后軸承的溫度偏高，因此，擴(kuò)能后電動機(jī)有過負(fù)荷運(yùn)行情況，加大了對機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)部件的摩擦；因后續(xù)合成工序的生產(chǎn)需要，氯氣分配臺壓力由前期的低于0.125 MPa提升到0.155 MPa以上，造成壓縮機(jī)出口壓力過高，這樣，極易出現(xiàn)不定期的喘振前兆現(xiàn)象，影響壓縮機(jī)組傳動部件的長周期運(yùn)行，并加大了檢修頻次。因此，操作中壓縮比的控制尤為重要。

3.4 高速轉(zhuǎn)子的檢查[1]

解體機(jī)組后發(fā)現(xiàn)，梳齒套和滑動軸承瓦片均有磨損，由此可判斷轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時動平衡被破壞，為此進(jìn)一步對動平衡失衡原因進(jìn)行了檢查分析。

(1)機(jī)組入口加裝的膨脹節(jié)內(nèi)壁附著少量酸泥，說明前系統(tǒng)在除酸霧過程中存在缺陷；葉輪上有不同程度的積垢，酸霧對葉輪有沖刷和腐蝕作用，進(jìn)而導(dǎo)致葉輪動平衡失效、主軸彎曲變形(一般徑向圓跳動≤3道)，導(dǎo)致高速軸的振動無限擴(kuò)大。

(2)氮?dú)夤?yīng)是由廠內(nèi)空壓制氮崗位同時對乙炔、聚合、電解系統(tǒng)輸送，并沒有采取分流穩(wěn)壓措施輸出，雖然在各壓縮機(jī)組密封氣源前安裝了小型手動觀察調(diào)節(jié)壓力表，但長期的氮?dú)鈮毫Σ环€(wěn)定影響梳齒套及氣封環(huán)的密封效果；另外，經(jīng)檢測，氮?dú)庵泻幸欢ㄋ?，水分隨氮?dú)膺M(jìn)入迷宮密封后，極易與氯氣形成腐蝕性物質(zhì)腐蝕梳齒套，嚴(yán)重影響密封精度。

4 防控措施

根據(jù)出現(xiàn)的氯氣壓縮機(jī)軸振動振幅逐漸升高情況，主要從以下3方面進(jìn)行了防控。

(1)在開停機(jī)時嚴(yán)格按照操作規(guī)范執(zhí)行，正常運(yùn)行情況下，加強(qiáng)對一、二級氯氣壓縮氣體溫度的控制，出口氯氣壓力不宜過高，尤其是上面提到的壓縮比；對氮?dú)饴c(diǎn)進(jìn)行檢測管控，在氮?dú)夤艿兰友b穩(wěn)壓裝置，確保氮?dú)饷芊膺_(dá)標(biāo)。

(2)定期檢查和更換質(zhì)量信得過的除霧濾芯，經(jīng)常觀察除霧器進(jìn)出口壓力差，并通過視鏡觀察截留的酸液量情況，調(diào)節(jié)好系統(tǒng)回流量，盡量減少硫酸及酸泥的夾帶。

(3)根據(jù)電動機(jī)電流及前后軸承溫度情況，平穩(wěn)調(diào)整機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷，在兩臺機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時，由于分配臺壓力一定，因此必須確保機(jī)組進(jìn)氣口壓力一致，同時依據(jù)進(jìn)出口壓力檢測數(shù)據(jù)，確保兩臺機(jī)組負(fù)荷均勻運(yùn)行，尤其注意開停車、切換環(huán)節(jié)，控制好機(jī)組回流開度。

5 結(jié)語

實(shí)施以上防控措施后，壓縮機(jī)組維護(hù)頻率由一個多月延長到1年以上，為氯堿裝置穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保障。