浅谈空分装置空压机轴振动异常分析及处理

浅谈空分装置空压机轴振动异常分析及处理

余绍利 高慧芳 张光忠

中国石油兰州石化化肥厂 甘肃 兰州 730060

摘要：空分装置是兰州石化公司公用工程系统的重要组成部分，工艺流程是以空气为原料，经过气体深度冷冻分离后得到高纯度的氮气、氧气。产品主要用于兰州石化公司的乙烯厂、石油化工厂等单位氮气、氧气和一部液氧供其它用户。

空压机是将电动机的机械能转换成气体压力能的重要设备。3#6000空分装置空压机组采用沈阳鼓风机厂DH型透平压缩机（型号DH63-24）, 4#6000空分装置空压机组采用沈阳鼓风机厂DH型透平压缩机（型号DH63-34），两台均为离心式压缩机，4级压缩，3级冷却，各级间设有冷却器使压缩过程尽量接近等温压缩。两台空压机在运行过程中,多次发生轴振动值异常现象,影响了空分装置的正常运行。本文分析引起空压机轴振动值异常的原因,并提出保证轴振动值正常的措施。

关键字：空压机；离心式压缩机；轴振动

1.空压机现状简介

2015年—2019年，3#6000装置和4#6000装置空气压缩机轴振动呈现上升的趋势，3# 6000空压机出现过XIAS-1013A升高到68 μm的现象（连锁动作值≤79 μm），4# 6000空压机出现过VIAS-11BK升高到62 μm的现象（连锁动作值≤71μm），空压机轴振动不断升高，且波动愈加频繁，这严重威胁着机组的平稳运行。若空压机因轴振高而连锁动作，空分装置将紧急停车，氮气管网退气，这会对整个公司的生产造成影响严重影响。

2.故障分析

2.1检修质量不高

3#6000装置于2018年11月进行回温，空压机进行检修，检修前空压机XIAS-1013A是振值是39μm，检修开车后的振值是68μm。4#6000装置于2019年5月进行装置检修，其中空压机进行低速转子齿轮与大齿轮啮合情况进行检测等多项检修，检修前空压机VIAS-11BK是振值是39μm，检修开车后的振值是62m。两台空压机在检修运行后都出现振值升高的现象不是偶然，同时出现了套装接头泄露气体的现象，从两台空压机检修前后轴振动值对照表对比看出空压机检修前后振值的变化，可以看出各个测点振动变化趋势，说明振动上升现象确实存在，由于检修质量不高导致检修后的振值升高。

2.2叶轮结垢

3#6000空分装置于1998年8月产出产品，已经连续运行21年。4#6000空分装置于2006年8月产出产品，已经连续运行13年。通过检修机会对两台空压机解体检查，发现3#6000空压机四级叶轮结垢灰层达到6mm，4#6000空压机一级叶轮有结垢灰层达到3mm，因垢层坚固、表面粗糙、不均匀、不易脱落、致使转子动平衡破坏造成轴振动增大。

2.3自洁式空气过滤器效果不好

自洁式空气过滤器作为空压机的保护装置，在保证压缩机平稳运行方面起着重要的作用。如果空气过滤器效果不好，空气中的杂质就会较多的进入压缩机，混入压缩空气中，造成叶轮积灰。压缩机在运转过程中，积在叶轮上的灰尘会不均匀脱落，致使转子平衡被破坏，造成机组振动增大。

2.4.段间冷却器内壁腐蚀

段间冷却器冷却效果直接影响空压机打气量，同时段间冷却器材质为普通碳钢，空气中的冷凝水会对冷却器外壳内壁及管道产生腐蚀，若腐蚀生成的物质随气流进入蜗壳或附着在叶轮上，就可能造成转子平衡破坏，通过叶轮上的粘附物取样分析，大多是氧化铁，所以引起振动加剧。

2.5压缩机本体有缺陷

2.5.1轴心轨迹分析

图1 3#6000 XIAS1013轴心轨迹图 图2 3#6000 XIAS1012轴心轨迹图

由XIAS1013、VIAS-11的轴心轨迹分析可知：

XIAS1013轴心轨迹基本为一椭圆，但存在不稳定和不同心的现象，出现明显的凹凸状，说明瓦块间隙相互偏差较大；右上角出现多处锯齿状尖角，中下部有小环出现，说明轴瓦和轴径存在一定摩擦。

XIAS1012轴心轨迹整体呈月牙形，左下有一明显的8字，可以判断其存在不对中的问题；上部有两个锯齿状尖角，说明轴瓦和轴径存在一定摩擦。

2.5.2铁谱报告

谱片上有中量的片状 、链状、块状金属磨粒和中量的非金属颗粒，异常磨损金属磨粒较多，机组磨损状况需观察。之前压缩机存在转子动平衡不良、轴瓦磨损、轴瓦与轴径间隙过大、轴与轴对中不好等问题。

2.6 仪表测量点接触不良

2019年5月，4#6000空压机检修运行后，多长出现轴振动的仪表波动报警，报警信息是VEL+ VEL- 输入变化速率报警和IOP+ IOP-输入高低开路报警。轴振动仪表连续波动后，经过一段时间自己恢复正常，联系仪表检查后发现固定传感器接触不良影响了测量值。

3.处理方法

3.1空分装置3#6000空压机、4#6000空压机每次解体检修任务都是维达一分公公司承包完成，制定检修方案并认真执行。解决空压机存在的隐患，做好设备的预知检修，对空压机调整各级轴承间隙及磨损情况、低速转子齿轮与大齿轮啮合情况进行检测、转子做动平衡着色检查、套装接头消漏等项目严格进行检修，从车间到厂部安排专业人员对全程跟进把控保证检修质量。

3.2用高压水枪清洗高、低速转子，清除叶轮上的结垢物质。对高、低速转子用高压水枪冲洗除垢后，做着色探伤检查，确认无缺陷；对高、低速转子做动平衡。要求岗位人员加强巡检，定期排放冷凝水，避免气流夹带产生的冲击。

3.3针对空气过滤器效果差，对3#6000过滤器进行改造，改造成过滤空气量更大的过滤器，对4#6000空气过滤器的滤筒进行更换。

3.4打开两台空压机各级级间冷却器封头，抽出冷却器芯子，用高压水枪清洗。对冷却器芯子查漏、消漏，对各级冷却器壳体内壁做彻底的除锈防腐。

3.5严格按照操作规程操作，专业管理人员加强对空压机的检查检测，操作人员控制好空压机的各项工艺参数，避免空压机油温、油压过高或过低，以及波动对空压机运行带来的不利影响。

3.7每次空压机解体检修完成，维修人员配合仪表人员对每个固定传感器进行紧固处理，各个仪表连接点要牢固，保证监测点测量正常完好。

3.8对4#6000空压机引入在线检测和故障诊断系统，实现大机组的联网监控，出现问题及时发现处理，提高设备管理的智能化。

参考文献：

[1]空分装置操作规程 中国石油兰州石化分公司，2017版

[2]汤学忠 顾福明，新编制氧工问答，《冶金工业出版社》，2001。