空分增壓機(jī)振動(dòng)故障原因分析及修復(fù)研究

曹遷朋

（化工有限公司甲醇分公司動(dòng)力車間空分工段，黑龍江 大慶 163000）

在甲醇生產(chǎn)體系中，空分設(shè)備需要為其他生產(chǎn)設(shè)備提供足夠的氮?dú)夂脱鯕猓挥写_?？辗衷鰤簷C(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，才能夠有效完成上述工作。振動(dòng)是空分增壓機(jī)最為常見的故障表現(xiàn)，一旦設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)幅度過大的情況，設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性便會(huì)降低，需要檢修人員及時(shí)檢查和修復(fù)，必要情況下，則需要停止生產(chǎn)體系進(jìn)行檢修，這會(huì)給甲醛生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，會(huì)降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 空分增壓機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

所在車間空分增壓機(jī)為三級(jí)壓縮空分增壓機(jī)，整體工藝體系如圖1所示，具體包括機(jī)組本體、機(jī)組配置（儀表、管道、電氣系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)），其中，與設(shè)備振動(dòng)相關(guān)的主要結(jié)構(gòu)是機(jī)組本體和管道。在空分增壓機(jī)工藝體系中，分子篩吸附器的空氣首先進(jìn)入到一級(jí)壓縮結(jié)構(gòu)中進(jìn)行加壓，最原始的空氣壓強(qiáng)為0.59MPa，加壓后的空氣會(huì)進(jìn)入水冷器中被冷卻，隨后進(jìn)入二級(jí)壓縮結(jié)構(gòu)中，經(jīng)過換熱冷卻進(jìn)入三級(jí)壓縮結(jié)構(gòu)中，此時(shí)，空氣壓強(qiáng)為7.8MPa，最后進(jìn)入水冷器中被冷卻后返回冷箱。在空分增壓機(jī)工藝體系各個(gè)壓縮結(jié)構(gòu)中都設(shè)置了循環(huán)選項(xiàng)，操作人員可以結(jié)合實(shí)際空分增壓需求選擇空分增壓級(jí)別，并且能夠按照調(diào)節(jié)閥對(duì)循環(huán)數(shù)量、空分增壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自行調(diào)節(jié)。

圖1 空分增壓機(jī)工藝體系示意圖

2 空分增壓機(jī)振動(dòng)故障原因分析

2.1 測(cè)試空分增壓機(jī)及初始試車

在安裝好空分增壓機(jī)后，需要按照既定規(guī)范對(duì)空分增壓機(jī)應(yīng)用性能進(jìn)行測(cè)試，以此來(lái)確保各項(xiàng)安裝操作符合技術(shù)要求，測(cè)試結(jié)果表明本次空分增壓機(jī)安裝合格，能夠進(jìn)入到初始試車階段。首先通過空載試車方式來(lái)測(cè)試汽輪機(jī)拖帶性能，測(cè)試結(jié)果表明沒有出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象；隨后緩慢關(guān)閉放空閥，逐漸降低三級(jí)排氣量，此時(shí)，空分增壓機(jī)內(nèi)部的循環(huán)氣量在逐漸增加，空分增壓機(jī)的三級(jí)排氣壓力逐漸增加；測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)三級(jí)排氣壓力到達(dá)6.4MPa時(shí)，機(jī)組軸系振動(dòng)值突然達(dá)到了53.0μm，隨即結(jié)束初始試車。在初始試車結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)空分增壓機(jī)整體發(fā)生了位移，機(jī)組軸系偏離值達(dá)到了0.65mm，已經(jīng)超過了允許最低偏離值（0.40mm）。

2.2 分析空分增壓機(jī)機(jī)組本體

空分增壓機(jī)在初始試車階段產(chǎn)生振動(dòng)與機(jī)組本體或機(jī)組配置有關(guān)，振動(dòng)幅度則與機(jī)組本體轉(zhuǎn)軸偏心度有關(guān)。導(dǎo)致空分增壓機(jī)振動(dòng)具體原因如下：（1）空分增壓機(jī)軸系與汽輪機(jī)的匹配程度較低，進(jìn)而導(dǎo)致了空分增壓機(jī)轉(zhuǎn)軸偏心情況；（2）空分增壓機(jī)機(jī)組配置，如管道、閥門等，存在運(yùn)行異常或與機(jī)組本體匹配程度較低問題，進(jìn)而導(dǎo)致了空分增壓機(jī)轉(zhuǎn)軸偏心情況。在上述初始試車過程中，汽輪機(jī)拖帶測(cè)試中并沒有出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，表示空分增壓機(jī)軸系與汽輪機(jī)匹配程度較高，即導(dǎo)致空分增壓機(jī)振動(dòng)的原因并非機(jī)組本體，還需要進(jìn)行后續(xù)分析。

2.3 分析空分增壓機(jī)機(jī)組配置

空分增壓機(jī)機(jī)組本體與水冷器均應(yīng)用混凝土基礎(chǔ)固定方式，固定較為穩(wěn)定，在沒有巨大外力作用的情況下不會(huì)產(chǎn)生位移；機(jī)組本體應(yīng)用的是單獨(dú)固定方式，固定較為穩(wěn)定，通常情況下，不會(huì)受到其他設(shè)備及元件振動(dòng)的影響；機(jī)組本體與水冷器結(jié)構(gòu)基本獨(dú)立，只是通過1條進(jìn)氣管道來(lái)與吸附器連接，通過1條出氣管道來(lái)與水冷器，并且吸附器與水冷器均屬于靜設(shè)備，不會(huì)導(dǎo)致機(jī)組本體振動(dòng)和位移。

基于上述分析，在空分增壓機(jī)工藝體系中，能夠?qū)е聶C(jī)組本體振動(dòng)和位移的機(jī)組配置是進(jìn)氣管道中的DN 600mm管道、出氣管道中的DN 200mm三回一管道，兩個(gè)管道均應(yīng)用水平三通連接方式，位于圖1中的A區(qū)域，放大后如圖2所示。由于兩個(gè)管道應(yīng)用的是水平連接方式，三回一氣流很容易會(huì)對(duì)進(jìn)氣管道造成沖擊，但是由于機(jī)組本體于水冷器固定較為良好，氣流本身能夠?qū)е碌臋C(jī)組本體比較振動(dòng)和位移幅度較小。DN 200mm三回一管道的柔性大于DN 600mm管道，因此，盡管水冷器重量較大，但是卻不能夠阻止DN 600mm管道產(chǎn)生的振動(dòng)和位移；此時(shí)，當(dāng)出氣閥逐漸關(guān)閉時(shí)，三回一氣流會(huì)不斷增加，其對(duì)進(jìn)氣管道造成的沖擊會(huì)不斷加大，導(dǎo)致的DN 600mm管道振動(dòng)和位移幅度越大，當(dāng)?shù)竭_(dá)已經(jīng)臨界值后，便會(huì)導(dǎo)致機(jī)組本體產(chǎn)生振動(dòng)和位移，振動(dòng)現(xiàn)象隨之突然出現(xiàn)，機(jī)組本體突然偏離中心位置；由此可以解釋，為什么在初始試車階段機(jī)組軸系振動(dòng)值會(huì)突然變化。

圖2 DN 600mm管道與DN 200mm三回一管道連接示意圖

3 空分增壓機(jī)振動(dòng)故障修復(fù)方式

3.1 采取減振措施

通過上節(jié)分析，可以得知，導(dǎo)致空分增壓機(jī)振動(dòng)故障的原因是三回一氣流對(duì)進(jìn)氣管道造成沖擊，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組本體產(chǎn)生振動(dòng)和位移。由此可見，要想解決振動(dòng)故障，最直接的方式便是消除三回一氣流對(duì)進(jìn)氣管道造成的沖擊，具體方式如下。

（1）按照由上向下的方式布置三回一管道，進(jìn)而將三回一氣流對(duì)進(jìn)氣管道的沖擊方向調(diào)整為由上向下，這樣產(chǎn)生的沖擊力便能夠在一定程度上被管道支架或混凝土結(jié)構(gòu)吸收，進(jìn)而減少了對(duì)機(jī)組本體產(chǎn)生的沖擊。

（2）按照順流方向的方式布置三回一管道，并且將90°彎頭深入一定長(zhǎng)度到進(jìn)氣管道中，進(jìn)而將三回一氣流對(duì)進(jìn)氣管道的一部分沖擊氣流轉(zhuǎn)為與進(jìn)氣氣流方向一致，進(jìn)而減少了對(duì)機(jī)組本體產(chǎn)生的沖擊。但是，具體選擇哪種減振措施需要視車間環(huán)境而定，如果三回一管道有足夠的向上空間，便適合選擇第一種方式，能夠避免在管道上留下孔洞；如果不能滿足上述要求，只能選擇第二種方式，并且需要嚴(yán)格掌握一應(yīng)施工工藝，需要注意的是，此方式存在一定的施工風(fēng)險(xiǎn)，需要謹(jǐn)慎選擇，尤其是高壓管道，但是，相比第一種減振方式，此方式也存在施工工程量較小的優(yōu)勢(shì)。

3.2 優(yōu)化操作工藝

此外，為了進(jìn)一步規(guī)避其他空分增壓機(jī)振動(dòng)故障，還可以采取優(yōu)化操作工藝的方式，具體如下。

（1）科學(xué)調(diào)整空分增壓機(jī)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，一級(jí)壓縮應(yīng)用手動(dòng)控制方式，二級(jí)壓縮調(diào)整好壓縮參數(shù)后進(jìn)行自動(dòng)控制，三級(jí)壓縮繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)控制。

（2）科學(xué)調(diào)整空冷系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，做好對(duì)分子篩吸附器空氣溫度的控制，具體需要不超過10℃。

（3）科學(xué)調(diào)整純化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，做好對(duì)分子篩活化再生加熱量的控制，具體需要不超過75℃。

（4）科學(xué)調(diào)整循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，做好對(duì)循環(huán)水溫度的控制，具體需要不超過28℃。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，導(dǎo)致空分增壓機(jī)振動(dòng)故障的原因較多，需要檢修人員結(jié)合具體情況進(jìn)行具體分析，并且需要全面檢查來(lái)確認(rèn)最終的振動(dòng)原因，進(jìn)而采取針對(duì)性修復(fù)方式。事實(shí)證明，在對(duì)所在車間空分增壓機(jī)振動(dòng)原因進(jìn)行具體分析，并且采取了修復(fù)技術(shù)后，振動(dòng)問題得到了有效解決，空分增壓機(jī)運(yùn)行恢復(fù)穩(wěn)定，各項(xiàng)運(yùn)行功能和整體運(yùn)行性能都沒有受到影響，甲醇生產(chǎn)工作得以順利進(jìn)行。