SVK 40-3S型離心式壓縮機振動大故障分析與處理

楊兆亮

（濟南鮑德氣體有限公司，山東濟南250101）

SVK 40-3S型離心式壓縮機振動大故障分析與處理

楊兆亮

（濟南鮑德氣體有限公司，山東濟南250101）

針對SVK40-3S型離心式壓縮機開車過程中，一二級轉(zhuǎn)子振動大造成壓縮機聯(lián)鎖停車故障，經(jīng)原因分析查找，發(fā)現(xiàn)低速轉(zhuǎn)子推力盤松動導(dǎo)致轉(zhuǎn)子在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生軸向竄動是造成一二級葉輪損壞的主要原因。通過對大齒輪推力面進行修磨后重新裝配各級推力盤的方法，成功解決了轉(zhuǎn)子振動大故障，取得了良好的檢修效果。

離心壓縮機；轉(zhuǎn)子；振動；分析；推力盤

1 前言

濟南鮑德氣體有限公司現(xiàn)有多臺SVK系列離心式壓縮機，肩負著空氣、氮氣壓縮供應(yīng)任務(wù)。2012年11月，SVK40-3S型離心式空壓機在開機啟動過程中，因一二級轉(zhuǎn)子振動大聯(lián)鎖保護動作停車。經(jīng)過細致分析查找出了故障發(fā)生的原因，并制定了相應(yīng)的檢維修方案，檢修后該空壓機一直安全、穩(wěn)定運行。

2 設(shè)備基本情況

SVK40-3S型離心式空壓機由沈陽鼓風機集團有限公司設(shè)計生產(chǎn)制造。壓縮機本體安裝在油箱上，中間氣體冷卻器及電機單獨布置。三級壓縮，主動齒輪軸帶動兩個從動齒輪軸作增速運轉(zhuǎn)，兩個級間冷卻器布置在箱體兩側(cè)，本機組采用恒壓控制方式。該壓縮機設(shè)計流量為30000 m3/h、進口壓力為0.1 MPa、出口壓力為1.0 MPa、一二級轉(zhuǎn)速為15294 r/min、三級轉(zhuǎn)速為20228 r/min。圖1為SVK40-3S型離心式壓縮機總剖圖。

3 故障及原因分析

3.1 故障現(xiàn)象

2012年11月3日，操作人員在啟動SVK40-3S空壓機過程中，機組因一二級轉(zhuǎn)子振動大保護控制聯(lián)鎖停機。同時，現(xiàn)場操作人員聽到啟動過程中，機組發(fā)出金屬摩擦聲。從設(shè)備運行故障報警信息看，空壓機停機時一、二級軸振動位移值分別為95滋m、105滋m，而一二級軸振動位移保護聯(lián)鎖停車值為78.7滋m，故該設(shè)備在一二級振動位移測量值大于保護控制聯(lián)鎖值時發(fā)生停機故障。

3.2 原因分析

根據(jù)設(shè)備故障現(xiàn)象，工程技術(shù)人員初步分析空壓機一二級軸位移振動大故障停機的原因可能是壓縮機一二級軸瓦或轉(zhuǎn)子有異常，所以決定對該機組進行解體檢查。

首先，檢修人員打開空壓機增速箱，檢查各級軸瓦使用情況，發(fā)現(xiàn)一二級瓦塊磨損嚴重，部分瓦塊巴氏合金已經(jīng)脫落，其余軸瓦并未發(fā)現(xiàn)異常；其次，對各級進氣管道及蝸殼端板進行拆卸，檢查各級葉輪運行情況。發(fā)現(xiàn)一二級葉輪葉片邊緣卷邊損壞，這是導(dǎo)致一二級轉(zhuǎn)子振動大的直接原因。

圖1 SVK40-3S型離心式壓縮機總剖圖

然而，導(dǎo)致葉輪葉片邊緣損壞的可能原因，經(jīng)研究分析有以下三方面：

（1）管道內(nèi)有異物進入，造成一二級葉輪與型環(huán)摩擦。

（2）頻繁開停車影響。機組頻繁開停車會使轉(zhuǎn)子平衡被破壞，停車時會把積在轉(zhuǎn)子上的塵土或其他氧化物不均衡地脫落，破壞了轉(zhuǎn)子的平衡。在開停機瞬間有很大的轉(zhuǎn)矩對齒輪軸瓦及密封沖擊磨損很大，雖然密封與軸配合在合格范圍內(nèi)，但會產(chǎn)生磨損很大的軸位移，總會對密封與軸的某一點產(chǎn)生磨損破壞，使密封或軸的表面光滑度下降，從而使振動加大，以至損壞設(shè)備。

（3）設(shè)備長期運行，葉輪自身疲勞損傷。

經(jīng)過對設(shè)備現(xiàn)場及增速箱進一步檢查，發(fā)現(xiàn)一二級轉(zhuǎn)子、三級轉(zhuǎn)子推力盤間隙測量值已嚴重超出設(shè)計值，使得運轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子軸向竄動，導(dǎo)致葉輪損壞。故可推斷葉輪損壞的主要原因，就是轉(zhuǎn)子推力盤失效，并非管道內(nèi)有異物及葉輪自身疲勞造成葉輪損壞。壓縮機轉(zhuǎn)子局部示意圖見圖2，推力間隙實測值見表1。

圖2 壓縮機轉(zhuǎn)子局部示意圖

表1 各級推力間隙值

4 故障處理

經(jīng)與廠家技術(shù)人員溝通，并根據(jù)送修零部件檢測結(jié)果決定對一、二級葉輪葉片邊緣卷邊部分打磨修整后繼續(xù)使用，并補制一二級齒輪軸、各級軸瓦，對大齒輪齒面及推力面進行修磨后重新裝配推力盤，然后對一二級轉(zhuǎn)子，三級轉(zhuǎn)子做低速動平衡。

設(shè)備生產(chǎn)廠家將增補維修的零部件加工完畢后，派技術(shù)人員對機組回裝進行現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)。

首先，對箱體各級軸承區(qū)內(nèi)孔徑進行測量，去除軸承區(qū)高點，同時對各級軸承座及瓦背進行裝配研磨。用安替克清洗大齒輪并安裝后，測量大齒輪兩端等高。

其次，裝配一二級、三級轉(zhuǎn)子后，分別對一二級、三級齒面接觸情況進行檢查，采用墊紙法來調(diào)整齒面接觸，同時測量各級推力盤間隙值。

第三，用標準量塊對大齒輪與一二級齒輪軸的中心距進行測量。在調(diào)整軸中心距的同時將齒面接觸情況考慮在內(nèi)，經(jīng)過多次嘗試在一二級軸瓦處采用墊紙法調(diào)整軸中心距及齒面接觸，最后在保證軸中心距差0.01 mm范圍內(nèi)及齒面接觸面積>85%的條件下，對一二級軸承區(qū)下瓦進行修磨。

第四，采用打表法測量各級齒輪嚙合間隙后，安裝各級型環(huán)。用抬軸法測量軸瓦徑向間隙值及緊力值。

第五，對機組潤滑油系統(tǒng)進行清洗檢查后更換潤滑油，重新復(fù)核電機與增速箱的中心對中情況，結(jié)果表明對中情況良好。

開機試車，空壓機正常加載后，機組穩(wěn)定運行，排氣量、排氣壓力均未受一二級葉輪葉片磨損而減少，詳見表2檢修前后壓縮機性能對比。

表2 SVK40-3S離心空壓機檢修前后運行參數(shù)對比表

根據(jù)檢修前后運行數(shù)據(jù)比較可以看出，一二級葉輪邊緣損壞未對機組性能產(chǎn)生很大的影響，排氣量、排氣壓力均符合設(shè)計要求。

5 總結(jié)

通過此次對SVK40-3S型離心式壓縮機轉(zhuǎn)子振動大的故障檢修，發(fā)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子推力盤間隙變大引起的推力盤失效對設(shè)備本身損壞的嚴重性，促使我們在今后的檢修作業(yè)中對推力盤間隙的關(guān)注。與此同時，我們還利用此次檢修機會對該壓縮機轉(zhuǎn)子、軸瓦、齒輪及齒輪箱進行了全面的檢查與維修，嘗試了對損壞的壓縮機葉輪葉片進行修整后再利用的檢修方法，掌握了此類故障處理的方法和步驟，積累了大量的現(xiàn)場工作經(jīng)驗。目前通過對該空壓機各項運行參數(shù)分析來看，設(shè)備使用性能沒有明顯變化，能夠滿足工藝生產(chǎn)要求。

[1]張立發(fā)，翟所斌.大型空分裝置離心式壓縮機振動故障分析及處理[J].風機技術(shù)，2008(3)：73-75．

[2]安文英.空壓機軸振動原因分析及處理[J].風機技術(shù)，2010(4)：64，70．

[3]盛強.離心式壓縮機軸振動超標的原因分析[J].風機技術(shù)，2005 (6)：53-55．

[4]王書敏，何可禹.離心式壓縮機技術(shù)問答（第2版）[M].北京：中國石化出版社，2012．

[5]金建羊.齒輪式離心壓縮機中推力盤的特點及軸向力原理[J].風機技術(shù)，2002(3)：17，20-21.

5 結(jié)語

馬鋼第二煉鐵總廠3#高爐干式TRT的運行實踐證明，通過對BDC技術(shù)的改進，并且提高TRT入口的煤氣溫度，可以有效地防止透平機轉(zhuǎn)子積灰結(jié)垢機會，保證TRT機組的設(shè)備可開動率，提升TRT資源綜合利用水平。

[參考文獻]

[1]徐偉民.國產(chǎn)TRT推廣應(yīng)用中應(yīng)注意的問題[J].煉鐵，1998，17（1）.

[2]何平等.提高干式TRT運轉(zhuǎn)率的煤氣凈化工藝改造[J].冶金能源，2001，20（5）.

[3]鄭秀萍.TRT技術(shù)及其節(jié)能環(huán)保作用（上）[J].通用機械，2004，9.

[4]鄭秀萍.TRT技術(shù)及其節(jié)能環(huán)保作用（下）[J].通用機械，2004，10.

[5]鄭秀萍等.干式TRT的研制和應(yīng)用[J].通用機械，2006，04.

[6]李明等.國產(chǎn)TRT發(fā)電機組在馬鋼高爐上的應(yīng)用[J].冶金動力，2003，2.

收稿日期：2013－08－15

作者簡介：吳奕明（1963－），男，1990年畢業(yè)于華東冶金學院機械專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事設(shè)備管理工作。

Analysis and Treatment of Vibration Problem of the SVK 40-3S Centrifugal Compressor

YANG Zhaoliang
(JinanBaodeGasCo.,Ltd.,Jinan,Shandong250101,China)

Big vibration in the primary and secondary rotors led to compressor interlocking shutdown during operation of the SVK40-3S centrifugal compressor.It was found through analysis that the main cause of damage in the primary and secondary impellers was the axial float of rotor during operation caused by looseness of thrust discs of low-speed rotors.The vibration problem was successfully solved by reassembling all thrust discs after grinding the thrust surface of big gears,which achieved good repair effect.

centrifugal compressor;rotor;vibration;analysis;thrust disc

TH 45

B

1006-6764(2014)02-0028-03

2013－11－05

楊兆亮（1987－），男，2010年畢業(yè)于遼寧科技大學機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事設(shè)備管理工作。