離心式壓縮機軸振動高原因分析及技術(shù)改進

河南工程學(xué)院機械工程系 郭 怡

鄭州煤炭工業(yè)（集團）新鄭精煤有限責(zé)任公司 張宏權(quán)

離心式壓縮機軸振動高原因分析及技術(shù)改進

河南工程學(xué)院機械工程系 郭 怡

鄭州煤炭工業(yè)（集團）新鄭精煤有限責(zé)任公司 張宏權(quán)

現(xiàn)場空分裝置主要設(shè)備由袋式空氣過濾系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、空氣預(yù)冷系統(tǒng)、空氣純化系統(tǒng)、帶增壓透平膨脹機系統(tǒng)和分餾塔系統(tǒng)組成。某企業(yè)的空分裝置3次停車檢修均由于壓縮機軸振動所致升高，本文，筆者通過分析壓縮機軸振動升高的原因，對其進行改造，確保了生產(chǎn)的安全、正常運行，減少了停車檢修次數(shù)。

一、離心式壓縮機簡介

1.壓縮機整體結(jié)構(gòu)。該企業(yè)使用的H型離心式壓縮機為整體驅(qū)動徑向式壓縮機，它有1個主動齒輪、2個高速齒輪，并分別與3個軸連為一體裝在齒輪箱內(nèi)。壓縮機葉輪裝在2個高速軸的兩頭，蝸殼等部件連接在齒輪箱體上。

2.核心部件。蝸殼橫斷面積沿葉輪轉(zhuǎn)動方向擴展。轉(zhuǎn)子由一個或兩個懸伸葉輪和壓縮機的小齒輪軸組成。軸瓦由巴氏合金制成，安裝在軸承四周起支撐作用。入口導(dǎo)葉是安裝在吸入口的標(biāo)準(zhǔn)化組裝件，通過它實現(xiàn)對氣量的無級調(diào)節(jié)。

二、流程簡介

1.空氣運行流程?？諝馔ㄟ^吸風(fēng)塔進入袋式過濾器，由過濾袋除去空氣中的灰塵和機械雜質(zhì)。過濾后的空氣經(jīng)過進口導(dǎo)葉進入一級葉輪，壓縮后進入一級冷卻器冷卻，然后進入二級葉輪中壓縮升壓，再進入二級冷卻器中冷卻，依次進行4次壓縮后壓力升到0.58 MPa，100℃。再經(jīng)預(yù)冷和純化系后，作為原料進入冷箱精餾塔內(nèi)分離提純，產(chǎn)出高純度氧氣、氮氣。

2.油系統(tǒng)流程。潤滑油從油箱被油泵吸出，加壓后進入油冷卻器內(nèi)與循環(huán)水換熱冷卻。經(jīng)過油過濾器除去雜質(zhì)的潤滑油分成兩路：一路進入各潤滑點潤滑、吸熱后回油箱；另一路被送至高位油箱，以保證油泵斷電時壓縮機供油。表1為壓縮機軸振動的變化趨勢。

表1 壓縮機軸振動統(tǒng)計 μm

從表1可以看出，壓縮機軸振動上升趨勢明顯，主要是一級軸振上升較快。

三、軸振動升高的原因分析

筆者經(jīng)過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，壓縮機軸振動升高的主要原因有：軸瓦磨損；袋式過濾器故障頻繁，過濾效果差；油溫波動頻繁；壓縮機負(fù)荷大。

1.軸瓦磨損。根據(jù)壓縮機生產(chǎn)廠家的規(guī)定，壓縮機軸瓦2年需更換1次，現(xiàn)場壓縮機已經(jīng)連續(xù)運行3年，軸瓦已經(jīng)磨損嚴(yán)重需要更換。

2.袋式過濾器故障頻繁，過濾效果差。根據(jù)調(diào)查，2009年全年袋式過濾器共發(fā)生故障15次，造成壓縮機吸氣真空度過高總時間為893 h。并且，2次檢修時均發(fā)現(xiàn)葉輪積灰嚴(yán)重，葉輪動平衡遭到破壞，其主要原因為袋式過濾器的過濾效果較差。

3.油溫波動頻繁。

4.壓縮機負(fù)荷大。壓縮機在壓力一定時，放空量越大軸振越高；壓縮機在流量一定時，壓力越高軸振動越高。

四、改造措施

1.更換軸瓦。根據(jù)生產(chǎn)廠家的實際檢修經(jīng)驗，在軸瓦的更換過程中將原有的軸瓦間隙縮小，以保證軸振動在低值運行。更換軸瓦、清理葉輪積灰后，軸振動由原來的54 μm降為26 μm。

2.改造過濾器。

（1）改造過濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。將過濾器易發(fā)生故障的限位器加長，同時也將鏈輪和鏈條適當(dāng)加長。

（2）更換過濾器過濾元件。更換了袋式過濾器的12只過濾袋，并選用了新型過濾袋。

（3）規(guī)范反吹操作。將袋式過濾器的反吹操作寫入操作規(guī)程，規(guī)定其阻力值達到14.7 kPa時反吹，達到9.8 kPa時停止反吹。袋式過濾器故障率明顯降低，壓縮機前真空度穩(wěn)定在-2.5 kPa。

3.保持油溫穩(wěn)定。

（1）檢修油冷卻器水閥門。將油冷卻器冷卻水閥門拆開研磨，并更換細(xì)絲閥桿，使其操作穩(wěn)定，防止油溫波動。

（2）改造油冷卻器。將油冷卻器由原來的單獨運行改為并聯(lián)運行，以確保夏季循環(huán)水溫度過高時油溫穩(wěn)定。

4.保證壓縮機低負(fù)荷運行。

（1）調(diào)整進口導(dǎo)葉開度。組織由儀表、檢修、工藝等人員共同對進口導(dǎo)葉進行了調(diào)試，更換了凸輪，并對導(dǎo)葉刻度進行了核對，以保障操作調(diào)整的準(zhǔn)確，確保每次開停車時的無負(fù)荷啟動。

（2）冬季調(diào)整中間冷卻器水閥門。在冬季壓縮機吸氣量過大時，進口導(dǎo)葉不能關(guān)閉過多，而應(yīng)通過調(diào)整中冷卻器冷卻水量，增高壓縮機各級進口溫度，來降低壓縮機吸氣量。改進后，再沒有出現(xiàn)壓縮機帶負(fù)荷開車，冬季的壓縮機氣量也控制在21 000 m3。

五、效果的現(xiàn)象

表2為改進后的壓縮機軸振動情況統(tǒng)計。

表 2 改進后的壓縮機軸振動統(tǒng)計 μm

經(jīng)過以上各項改造措施的實施，2010年11月壓縮機檢修啟動后，軸振動明顯降低。自至2011年4月至今，軸振動一直保持在30 μm以下穩(wěn)定運行。