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空压机高压缸轴振动异常的原因分析与处理

[日期:2018-12-17] 来源:《中氮肥》2018年第6期  作者: [字体: ]

赵飞,李新凯,张冲

(中石油塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司炼油化工厂,新疆 泽普844804

 

  [摘  要] 中石油塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司炼油化工厂合成氨装置2016年开车期间出现空压机高压缸轴振动异常导致其无法正常运行的情况,对2016年空压机复工检修和屡次开机情况进行详细介绍,结合轴振动异常事故后的数次检修情况、大机组状态监测系统数据、多次开停机状况以及振动分析仪提供的振动波形和频谱,对空压机高压缸轴振动异常的可能原因逐一进行分析与排查,认为其主要原因是:冬季长停期间和开车过程中空压机高压缸转子被污染结垢,而转子上的附着物(铁锈颗粒)并不是很牢固且不均匀,导致运转时转子处于不平衡状态。同时,分析与总结空压机检修、运行、管理等方面的经验教训,并提出相关的整改建议。

[关键词]  空压机;高压缸;轴振动;检修情况;原因分析;经验教训;整改建议

[中图分类号]  TH452[文献标志码]  B[文章编号]  1004-9932201806-0063-03

 

1   

中石油塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司炼油化工厂合成氨装置配套工艺空气压缩机(101-J,简称空压机)是由1台透平(101-JT)驱动的两缸四段离心式压缩机,机组由低压缸(2MCL605)、增速箱(25HS)、高压缸(2MCL357,高压缸简图见图1)组成,并通过膜片联轴器串联而成;空压机高压缸、低压缸与增速箱安装在1个公用底座上;段间设置有3台循环水冷却器(101-JC1/JC2/JC3,浮头换热器)和3台液滴分离器(147-F/148F/149-F)。

空压机主要性能参数如下:一段流量33 091 kg/h,一段入口温度32 ℃、入口压力83.4 kPa;四段出口温度197 ℃、出口压力3 651 kPa;功率4 960 kW;低压缸主轴转速9 735 r/min,低压缸临界转速(一阶/二阶)3 321/12 289 r/min;高压缸进口流量108 m3/min,高压缸主轴转速14 691 r/min,高压缸临界转速(一阶/二阶)5 359/21 668 r/min,速比1.509

101-J属离心式压缩机(具有喘振特性),有2路防喘振设置:一路由101-J低压缸出口引出1条放空管线,由HV-23控制;另一路由101-J高压缸出口引出1条放空管线,由FV-4控制(FV-4还具有调节合成气氢氮比的作用)。

2  空压机检修及运行情况

2.1  空压机近几年检修和运行情况

空压机按照每4 a大修1次、每2 a项修1次的原则开展检修维护工作。20142016年,空压机高压缸进行了1次大修和1次项修作业:20149月装置停工检修,空压机进行开缸大修,检修后开车机组运行正常;2016年对高、低压缸轴瓦进行检查,复查对中。20142016年期间空压机共经历2次冬季长停,分别是201412月底—20155月和20151217日—2016315日,长停期间坚持按每半月对机组进行充氮吹扫和保护、每周启动润滑油泵1次、机组润滑后盘车的要求进行维护。

2.2  2016年复工检修和开机情况

20163月中旬,合成氨装置进行复工检修,空压机高压缸进行了项修,主要检查测量了空压机各部位轴承间隙、瓦背紧力、转子窜量,并对轴瓦磨损、转子轴颈和止推盘等进行了检查。项修完成后,共开机5次,具体情况如下。

1次开机(2016523日),二段炉吹灰,空压机高压缸转速8 700 r/min左右,运行约3 h;每次吹灰过程高压缸轴振值有波动,整体呈上涨趋势,整个吹灰过程中XE-0109(轴振值测点,见图1;下同)由20 μm逐渐涨至40 μm,期间最大振值为83 μm(机组轴振动报警值69 μm、联锁值115 μm)。

2次开机(2016526日),一段炉进行氮气升温,空压机高压缸转速8 000 r/min,运行12 h,过程中空压机高压缸振值较稳定,XE-0109最大值为23 μm

3次开机(201652701:2004:18),运行3 h,空压机高压缸转速达9 095 r/min时因振值高联锁停机,停机后机组未作检修,待下一次开机观察跳车原因。

4次开机(201652704:400820),空压机高压缸转速升至9 035 r/min,因振动大,降转速至8 300 r/min后轴振值XE-0109维持在54 μm左右,相对较稳。经分析后,停机检查段间入口空气过滤器、防喘阀,防喘阀无异物堵塞,状态正常;入口空气过滤器内有异物,进行清理;检查期间还发现二段段间冷却器(101-JC2)浮头侧积水较多,加强了排水。

5次开机(201652716:2818:42),空压机高压缸转速升至8 900 r/minXE-0109涨至106 μm,降转速至8 300 r/minXE-0109降至45 μm,其后提高转速轴振值即上涨。于是决定停机检查南侧径向轴瓦(简称南侧瓦)、北侧径向轴瓦(简称北侧瓦)。

3  空压机高压缸的检修情况

1次停机检查:北侧瓦背有0.01 mm间隙,调整至0.02 mm过盈量,北侧径向瓦沿轴向有约50%瓦接触不好,瓦面右半边有摩擦痕迹,于是更换径向瓦1付,检查瓦面与轴的接触情况,调整使之与轴接触均匀,更换调整后轴瓦间隙为0.14 mm,瓦背过盈量为0.02 mm;检查南侧瓦,一切正常,没有发现问题。

1次停机检查完成后,第6次开机(201652810301630),空压机高压缸转速升至9 000 r/min ,轴振值XE-0109XE-0110分别在43 μm 56 μm,缓慢将机组提压升速,最高提到9 600 r/min、压力3 269 kPaXE-0109XE-0110XE-0111XE-0112分别达到53 μm68 μm29 μm30 μm。经讨论认为,机组当前这种状况无法满足夏季满负荷运行需要,决定再次检查瓦背过盈、瓦间隙,并复查对中情况。

2次停机检查:复查对中正常;北侧瓦背又存在间隙,修整瓦背接触,将瓦背过盈调整合适,径向瓦间隙超差0.01 mm,再次更换径向瓦1付;检查南侧瓦,一切正常。

2次停机检查完成后,第7次开机(201652918:3623:15),空压机高压缸转速升至9 000 r/min,振值波动较大,降转速至8 500 r/minXE-0109XE-011048 μm49 μm。经讨论认为,转子可能存在不平衡。于是决定停机,高压缸大修更换备用转子,换下的转子紧急返厂维修和做高速动平衡试验。

3次停机检查:复查对中正常;北侧瓦背紧力多次测量不一致,检查轴承体与轴承座接触情况,其下部有点空,更换轴承体后,检查接触,紧力正常;高压缸开缸后发现锈迹较多,转子叶流道锈蚀结垢较多,两侧汽封处污垢较多,高压缸转子跳动正常,三段后两级叶轮背面靠轴径锈垢颗粒较粗,高压缸两端轴端汽封凹涡内油泥和结垢较多(机组平衡管由此引出)。更换备用转子和转子上带的轮毂,联轴器成套使用,转子跳动正常。

3次停机大修更换高压缸转子后,第8次开机(20166205:5011:00),空压机高压缸转速升至9 400 r/min、压力最高提至3.3 MPa,轴振值波动大,联锁停机。

4次停机检查:再次检查瓦间隙及瓦背紧力,将瓦背过盈量调整到0.04 mm,轴瓦间隙正常。

更多内容详见《中氮肥》2018年第6

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