首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工业综合论文 > 工业设备论文 > 空气离心压缩机发生故障原因及解决措施研究

空气离心压缩机发生故障原因及解决措施研究

2020-09-08 279 上传者：管理员

摘要：对空气离心压缩机在运行过程中，振值频繁异常波动、开机过程中振值过高等故障现象进行分析，通过对比机组历史趋势图、解体检查、频谱分析等方法找出故障原因，并采取相应措施，消除离心压缩机故障，保证机组平稳运行。

关键词：
分析
措施
故障
离心压缩机
设备
高压缸
加入收藏

1、概述

辽阳石化公司尼龙厂醇酮车间新醇酮装置新鲜空气压缩机由陕西鼓风机有限公司制造，型号EZ35-3+3+5，主轴转速14684r/min，介质为空气，进气压力0.0829MPa，排气压力2.693MPa。该机组由低压缸、高压缸、尾气透平膨胀机、电动机、齿轮箱和联轴器组成，并配套有辅机,包括润滑油站、高位油箱、冷却器、分离器、消音器、阀门等。低压缸为6级叶轮，高压缸为5级叶轮，尾气透平膨胀机为两级轴流式透平，叶轮悬挂在离心压缩机的高压缸的主轴上。为保证压缩机在运转过程中的安全，设有润滑油低油压自保、轴瓦振值偏高等联锁装置及报警设施。压缩机结构示意图见图1。

图1压缩机结构示意图

2、机组故障现象描述

2.1压缩机高压缸振值出现不规律异常波动

2018年11月，压缩机高压缸振值PY2701X/Y和PY2702X/Y开始出现不规律异常波动，其余各点振值无明显变化，2018年12月27日高压缸振值PY2701X/Y和PY2702X/Y波动超过机组联锁停车值66µm，导致机组联锁停机。2019年2～3月，异常波动现象更加频繁。

表1采取措施前后各部位振值数据表

2.2压缩机开机过程中振值过高

2019年7月压缩机开机过程中，低压缸振值PY2704X/Y出现过高现象，其中PY2704X振值为63µm,PY2704Y振值达到100µm，停车前，PY2704X/Y振值最高为30µm，严重偏离机组正常振动值，其余各点振值较停机前相比略有提高。

3、故障原因分析

3.1压缩机高压缸振值不规律异常波动原因分析

可能造成压缩机振值波动的原因主要包括：油膜振荡，转子不对中，转子不平衡，转子摩擦，气体带液，异物冲击转子等。

对机组润滑油进行分析取样，润滑油各项指标均正常，润滑油温一直控制在37～38℃，润滑油油压保持428～435kPa，润滑系统各参数均在合理范围内，且频谱图中1/2倍工频处振幅值变化不大，排除油膜振荡的可能。

使用型号CSI2140频谱分析仪对机组运行情况进行分析诊断，一般情况，转子不平衡表现为，谐波能量集中于基频，并且会出现较小的高次谐波；不对中故障表现为2倍频明显较高；摩擦故障表现为同时出现1/n及n倍频率。而查看该机组运行频谱图，未见明显异常，排除压缩机转子不对中，转子不平衡，转子摩擦的可能。

排查压缩机入口气液分离器罐液位，气液分离罐液位始终保持5%以下，排除气体带液的情况。

分析机组历史趋势图（见图2），结合机组实际运行情况，在大部分时间机组整体振值、温度等参数趋于平稳，无明显增加趋势，偶尔会出现突然跳动，所以初步判断，机组内可能进入不明物体冲击轴系导致高压缸振值异常波动。

图2机组历史趋势图

图3尾气透平膨胀机入口过滤器

2019年4月25日，对机组进行解体检修。机组高压缸及低压缸入口过滤网比较清洁，而检查尾气透平膨胀机入口过滤器时发现，过滤器只有骨架，没有外部滤网，骨架孔直径5mm，且过滤器骨架表面结焦堵塞严重，如图3所示。进一步分析，堵塞物为进入尾气透平的高压尾气携带的洗涤油气体，遇尾气透平高温（145～152℃），碳化结焦造成。

2018年，醇酮装置更换了洗涤油后才出现此现象，经过取样分析，更换的洗涤油中含有大量不饱和键，致使洗涤油成份极不稳定，使用中洗涤油成份发生变质，导致尾气中洗涤油气含量增多，随系统进入尾气透平压缩机中，在高温下结焦附着在尾气透平压缩机入口过滤器骨架表面，脱落后通过骨架孔洞冲击尾气透平压缩机叶轮，造成机组高压缸振值PY2701X/Y和PY2702X/Y异常波动，冲击的颗粒大小不同，造成的波动值大小也不同，所以会出现每次振值波动时振值不固定。与机组解体前分析不谋而合。

3.2开机过程中振值过高原因分析

2019年7月压缩机开机过程中，低压缸振值PY2704X/Y为100µm，严重偏离机组正常振动值，其余轴瓦振值均正常，查看压缩机检修记录，在检修期间，对PY2704X/Y径向轴承上部右侧（从电机侧观察）瓦块进行更换，安装后径向轴承间隙值为0.16mm，而更换之前实测值为0.14mm。轴瓦间隙值变大导致轴瓦约束力变小，导致低压缸振值PY2704X/Y相应变大。

同时，检修期间发现低压缸轴和增速器联轴器螺栓（M8×34）有两根损坏，对损坏螺栓进行更换，使用型号CSI2140频谱分析仪对机组运行情况进行分析，频谱图见图4，在频谱图中，谐波能量集中于工频，并且会出现较小的高次谐波，典型不平衡症状。因此，判断低压缸轴和增速器联轴器处出现不平衡。转子不平衡是由于转子部件质量偏心或转子部件出现缺损造成的故障，它是旋转机械最常见的故障。而此次检修压缩机低速轴和高速轴都做了动平衡。判断由于更换低压缸轴和增速器联轴器两根螺栓，由于其重量与更换之前存在偏差导致此处联轴器不平衡，从而造成低压缸振值PY2704X/Y变大。

图4PY2704X/Y处振动频谱图

4、采取措施

4.1压缩机高压缸振值不规律异常波动采取措施

(1）在尾气透平过滤器骨架上增设材质为316L规格为20目的过滤网。防止结焦物透过骨架孔隙进入尾透叶轮造成冲击；（2）修改检修计划，利用装置半年一次碱洗停车时间，拆卸检查尾气透平压缩机过滤网，清理过滤网附着结焦物；（3）工艺上，除去洗涤油中不饱和键成份，调整高压洗涤塔运行参数，降低尾气中洗涤油含量，及时排掉尾气透平入口气液分离罐液体，使油气充分分离，减少洗涤油气进入尾气透平压缩机的量。通过采取一系列措施，目前机组运行稳定，没有出现高压缸振值PY2701X/Y和PY2702X/Y异常波动现象。

4.2开机过程中振值过高采取措施

(1）将PY2704X/Y径向轴承间隙值由0.16mm调整至0.14mm，提高约束力；（2）使用型号CSI2140频谱分析仪对压缩机进行在线分析，根据频谱图确定不平衡位置及不平衡量，最终在低压侧联轴器螺栓上加配重2.98g调整垫片，消除微量不平衡。采取措施后，启动机组后PY2704X/Y振动大幅下降，数值为24μm/52μm，其他测点均在30μm以下，运转一夜，观察数值为13μm/31μm，各监测点数据正常，机组试车成功。表1为采取措施前后各轴瓦振值数据对比，可以看出，采取措施后，各部位振值均有所下降，达到理想运行状态。

5、结语

离心压缩机属于高速精密设备，工艺介质变化，调整轴瓦间隙、更换联轴节螺栓等都会对压缩机运行产生一定影响，当工艺介质发生变化时，一定要求对其进行充分论证，考虑介质变化对机组运行产生的影响，并制定相应应对措施，避免压缩机运行异常发生；更换轴瓦时，间隙调整除了在规定范围内以外，还要充分借鉴拆卸前间隙值，避免间隙变化导致压缩机轴瓦运行振值增大；更换联轴节螺栓时，要考虑新螺栓带来的不平衡量，利用先进诊断技术，采取科学的措施消除不平衡量，才能确保机组平稳运行。

参考文献：

[1]沈庆根,郑水英.设备故障诊断[M].北京:化学工业出版社,2006.

[2]杨国安.机械设备故障诊断实用技术[M].北京:中国石化出版社,2013.

石奇峰.离心压缩机故障原因分析及措施[J].中国设备工程,2020(17):157-159.