大型空分裝置離心式壓縮機振動故障分析及處理

1、大型空分裝置離心式壓縮機振動故障分析及處理摘要:針對大型空分裝置的空壓機+氮氣增壓機壓縮機機組振動故障進行分析,診斷出振動故障的原因，準(zhǔn)確地找出了故障源：在中壓缸推力側(cè)振動值突然升高，是由于轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動；在增速機輸出側(cè)振動值突然升高，是由于聯(lián)軸器故障引起的振動。關(guān)鍵詞：離心式壓縮機；振動；故障分析0 引言空分裝置為化工企業(yè)的主要裝置，空壓機又是空分裝置主要設(shè)備，空壓機長期穩(wěn)定運行，才能確?？辗盅b置為其它工藝系統(tǒng)裝置提供氧氣及氮氣。而振動是壓縮機的常見故障1-3，當(dāng)振動過大時會影響壓縮機的可靠運行，給生產(chǎn)造成很大的損失，因此保證壓縮機的安全可靠運行，對提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益有重要的意義。

2、1 設(shè)備基本情況某化肥廠48000nm3/h空分裝置安裝了dmcl1204+2mcl1203+3bcl608離心式壓縮機，該壓縮機組由汽輪機、空壓機低壓缸及中壓缸、增速機、氮氣增壓機組成，如圖1所示，圖中只繪出了二段進氣的法蘭，其余進出氣法蘭沒有繪出。由于是生產(chǎn)初期，本機組沒有安裝振動測試分析儀。本機組汽輪機功率為39299kw，空壓機流量為246700nm3/h，空壓機出口壓力為0.64mpa(a)，空壓機工作轉(zhuǎn)速為4405r/min，氮氣增壓機的流量為164407 nm3/h，氮氣增壓機出口壓力為8.31 mpa(a)，氮氣增壓機工作轉(zhuǎn)速為9168 r/min。0013a/b3bcl608

3、2mcl1203dmcl1204汽輪機0016a/b出口進口變速機法蘭圖1 氣路系統(tǒng)示意圖_收稿日期：2008-01-28 沈陽市 1101422 振動故障2.1 故障特征1該空壓機組安裝完畢，并已通過機械運轉(zhuǎn)，機組各軸瓦振動測點數(shù)值在正常范圍之內(nèi)。機組測振元件采用美國本特利測振探頭，通過計算機實時跟蹤記憶監(jiān)測。該空壓機機組再次試運，投入空分裝置，運行至大約10h，空壓機組中壓缸如圖1中測點0013a/b出現(xiàn)振動，振動值突然上升到了100m，即振動值超過了連鎖值，致使空壓機機組停機。2.2 故障特征2由于是試運階段，該壓縮機組經(jīng)多次啟動運行，并多次拆裝檢修。又一次啟動運行8h后，如圖1變速機輸

4、出端0016a/b出現(xiàn)振動,振動值突然超過了連鎖值，達到了滿量程150m，壓縮機組再次停機。停機后，在微機實時記憶監(jiān)測畫面上顯示該測點數(shù)值始終為150m，沒有歸零。該離心壓縮機組的正常振動值、出現(xiàn)振動的位置及連鎖值列于表1中。表1 空壓機+氮氣增壓機機組振動值及聯(lián)鎖值位置位號振動值/m連鎖值/m增速機輸出側(cè)0016a/b10.2/9.291中壓缸推力側(cè)0013a/b18.5/19.290 3 故障分析離心式壓縮機振動現(xiàn)象主要包括轉(zhuǎn)子不平衡、對中不良、聯(lián)軸器故障、軸承缺陷等。由于轉(zhuǎn)子制造誤差、裝配誤差以及材質(zhì)不均勻等原因造成的轉(zhuǎn)子不平衡，這種原因引起的振動在試運之初，便會產(chǎn)生振動；由于轉(zhuǎn)子上不均

5、勻結(jié)垢、介質(zhì)中粉塵的不均勻沉積、介質(zhì)中顆粒對葉片及葉輪的不均勻磨損等原因引起的轉(zhuǎn)子不平衡，表現(xiàn)為振動值隨著運行時間的延長而逐漸增大；由于轉(zhuǎn)子上零部件脫落或葉輪流道有異物附著、卡塞造成的轉(zhuǎn)子不平衡，表現(xiàn)為振動值突然升高。各轉(zhuǎn)子之間用聯(lián)軸器聯(lián)接傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，由于機組的安裝誤差、工作狀態(tài)下熱膨脹、承載后的變形以及機組基礎(chǔ)的不均勻沉降等，有可能會造成機組工作時各轉(zhuǎn)子軸線之間產(chǎn)生不對中。不對中將導(dǎo)致軸向、徑向交變力，引起軸向振動和徑向振動，而且振動會隨不對中嚴(yán)重程度的增加而增大。聯(lián)軸器安裝有誤、聯(lián)軸器制造不平衡、聯(lián)軸器端面偏差過大、彈性聯(lián)軸器制造精度不夠、銷釘不等重等原因會造成聯(lián)軸器故障。軸瓦間隙偏大

6、、油膜渦動等原因是造成軸承缺陷的主要原因。該離心壓縮機組安裝后，已經(jīng)過多次試車，并且在試車后經(jīng)過多次拆裝、對中檢查，運行一直平穩(wěn)，見表1中的振動值。根據(jù)前述振動故障特征1，在中壓缸推力側(cè)振動值突然升高，可能由于轉(zhuǎn)子上零部件脫落或葉輪流道有異物附著、卡塞造成的轉(zhuǎn)子不平衡，進而引起振動。根據(jù)前述振動故障特征2，在增速機輸出側(cè)振動值突然升高，停機后，微機實時記錄的振動數(shù)據(jù)仍沒有歸零，引起故障的原因比較復(fù)雜，有可能是工作狀態(tài)下熱膨脹引起的對中不良，或者是在拆檢過程中安裝不當(dāng)?shù)仍蛞鸬穆?lián)軸器故障，也可能是測量儀表失靈。4 故障處理根據(jù)上述的故障特征分析，由于轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動，則需拆缸檢查。由于對中

7、不良、或者聯(lián)軸器故障引起的振動則需要拆檢聯(lián)軸器。4.1 拆缸檢查將中壓缸上殼打開，發(fā)現(xiàn)一二級葉輪流道有細鐵絲，再拆檢二段冷卻器后，發(fā)現(xiàn)冷卻器里有大量細鐵絲，從而判斷是中壓缸二段進口法蘭纏繞墊片被吸進壓縮機葉輪流道里，這是由于安裝時墊片偏斜，導(dǎo)致氣流沖擊墊片破損，不銹鋼絲被吸進壓縮機葉輪里，壓縮機轉(zhuǎn)子瞬時間失去平衡，振動過大，造成壓縮機組連鎖停機。表明振動故障特征1是由于吸入異物造成轉(zhuǎn)子不平衡而引起的振動。進行清理壓縮機流道及冷卻器，再次開機運行正常。4.2 拆檢增速機與增壓機聯(lián)軸器 拆檢聯(lián)軸器發(fā)現(xiàn)，增速機側(cè)拆裝膜片聯(lián)軸器中間套安裝螺栓沒有拆下，導(dǎo)致增速機振動過大，使壓縮機組連鎖停機。膜片聯(lián)軸器

8、借助膜片彈性變形，補償安裝誤差、運行過程中產(chǎn)生的熱膨脹、利用膜片的撓性（彈性變形）來補償兩軸間的相對位移。由于膜片安裝螺栓沒有拆下，安裝螺栓將膜片壓死，致使增速機側(cè)膜片不能軸向、徑向和角向相對位移。最后導(dǎo)致振動過大，造成壓縮機連鎖停機。將聯(lián)軸器中間套拆下，進行重新對中找正，重新安裝聯(lián)軸器，再次試機機組運行正常。5 討論由于異物鐵絲的吸入，使葉輪產(chǎn)生了附加的離心力，進而造成轉(zhuǎn)子不平衡而引起振動。當(dāng)鐵絲處于葉輪內(nèi)徑邊緣處時，由此而產(chǎn)生的離心力可經(jīng)下面公式算出。該機組葉輪的內(nèi)徑為d1=0.85m，轉(zhuǎn)速為n=4405r/min，吸入的鐵絲質(zhì)量約為g=0.5kg。葉輪的角速度與葉輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系4為 (1)離心力f的計算公式為 (2)其中根據(jù)式(1)和式(2)計算可得離心力的大小約為f=1.28kg，這一附加離心力是造成故障特征1振動過大的主要原因。6 結(jié)束語本文對大型空分裝置的空壓機